मच फोटॉन कोन को पहली बार फिल्माया गया था। दिमाग अगला है

यदि आप कभी भी एक उड़ने वाले सुपरसोनिक हवाई जहाज के बगल में खड़े हो गए हैं, तो आपको शायद शॉक वेव की गगनभेदी ध्वनि याद है , जो मच 1 से अधिक की गति से शरीर की गति को रोकती है, अर्थात इस माध्यम में ध्वनि की गति से अधिक है। सुपरसोनिक विमान से शॉक वेव प्रसार क्षेत्र मच कोन द्वारा सीमित है । इलिनोइस यूनिवर्सिटी ऑफ अर्बन-शैंपेन (यूएसए) और सिंघुआ यूनिवर्सिटी ऑफ रिसर्च (चीन) के वैज्ञानिकों का एक समूह पहली बार एक वीडियो कैमरे पर फोटॉन की "शॉक वेव" को पकड़ने में कामयाब रहा । ध्वनि की तरह, प्रकाश के फोटॉनों में एक लहर प्रकृति होती है, इसलिए वे उसी मच शंकु का निर्माण करते हैं यदि शरीर वातावरण में प्रकाश की गति से तेज चलता है।

मच साउंड कोन

मच कोन तब होता है जब शरीर तरंगों की तुलना में तेज गति से आगे बढ़ता है। सबसे अधिक बार वे एक हवाई जहाज से एक ध्वनि शॉक वेव के बारे में बात करते हैं जो मच 1 से अधिक की गति से उड़ता है, अर्थात किसी दिए गए वातावरण में ध्वनि की गति से अधिक है।

सामान्य तौर पर, जब ट्रांसोनिक गति से यात्रा करते हैं, तो दिलचस्प प्रभाव की एक पूरी श्रृंखला प्रकट होती है, जिसमें प्रांटल-ग्लौर्ट प्रभाव भी शामिल है : एक हवाई जहाज के पीछे एक सुंदर बादल।


प्रैंडल-ग्लौर्ट प्रभाव: एक वस्तु के पीछे वायुमंडलीय नमी के संघनन की घटना जो कि ट्रान्सोनिक गति से चलती है

बादल इस तथ्य से उत्पन्न होता है कि तेज गति से उड़ने वाला एक विमान अपने पीछे कम दबाव का क्षेत्र बनाता है। पारित होने के बाद, यह क्षेत्र आसपास की हवा को भरता है, जिसके दौरान हवा का तापमान ओस बिंदु से नीचे चला जाता है (एडियाबेटिक प्रक्रिया के परिणामस्वरूप तापमान कूद)। यदि आर्द्रता अधिक है, तो जल वाष्प एक बादल बनाने वाली छोटी बूंदों के रूप में संघनित होता है।

साउंड शॉक वेव का प्रसार एक एडियाबेटिक प्रक्रिया के साथ-साथ प्रांटल-ग्लर्ट प्रभाव भी है। यहाँ हवा में दबाव, घनत्व, तापमान और वायु के वेग में उछाल आता है। अपने आप में ध्वनि का मतलब एक माध्यम के घनत्व, वेग और दबाव में उतार-चढ़ाव है। सुपरसोनिक गति पर एडियाबेटिक प्रक्रिया एक सदमे की लहर के साथ होती है, जो ऊर्जा स्रोत से दूरी पर एक ध्वनि तरंग में बदल जाती है, और इसके प्रसार वेग ध्वनि की गति के करीब पहुंचती है।

ऊपर दिखाया गया Prandtl-Gloert क्लाउड सीधे तौर पर शॉक वेव से संबंधित नहीं है। यह केवल हवा के ठंडा होने और संघनन के कारण उत्पन्न होता है। यही है, इस प्रक्रिया को मच कोन का "विज़ुअलाइज़ेशन" नहीं कहा जा सकता है। लेकिन Urbana-Champaign और Tsinghua University में इलिनोइस विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों का प्रयोग इस तरह के प्रभाव का प्रत्यक्ष अवलोकन है। केवल ध्वनि के लिए नहीं, बल्कि प्रकाश के लिए।

मच लाइट कोन

लाइट शॉक वेव में भी शंकु की आकृति होती है, जैसे साउंड शॉक वेव। वीडियो पर इसे रिकॉर्ड करने के लिए, शोधकर्ताओं ने चलती हुई बॉडी के रूप में लेजर दालों का इस्तेमाल किया। उन्होंने एक ट्रिकी तकनीक का इस्तेमाल किया, जिसमें प्रकाश की दालों को "सुपरलूमिनल" गति से चलता है, अर्थात, पर्यावरण में प्रकाश की गति से तेज।



इस प्रयोग में पहला काम प्रकाश को तोड़ना था। हर कोई जानता है कि एक वैक्यूम में प्रकाश की गति लगभग 300,000 किमी / सेकंड है, लेकिन अन्य वातावरण में, प्रकाश अधिक धीरे-धीरे चलता है, जब तक कि यह पूरी तरह से बंद नहीं हो जाता । इस प्रयोग में प्रकाश को बाधित करने के लिए, वैज्ञानिकों ने कार्बन डाइऑक्साइड में ऑर्गेनोसिलिकॉन रबर और एल्यूमीनियम ऑक्साइड पाउडर के मिश्रण से बनी दो प्लेटों के बीच एक सुरंग को भरा।

इस सुरंग में एक हरे रंग की लेजर के दालों को लॉन्च किया गया था, जिसमें 7 पिकोसॉन्ड्स थे। चाल यह है कि सुरंग के अंदर फोटॉन सुरंग के साथ प्लेटों की तुलना में तेजी से आगे बढ़ते हैं। इसलिए, जब सुरंग के साथ आगे बढ़ते हैं, तो लेजर दालों ने धीमी प्रकाश तरंगों के शंक्वाकार निशान को पीछे छोड़ दिया, जो कि बिखरने के परिणामस्वरूप प्लेटों में एक दूसरे पर आरोपित हो जाता है - यह मच शंकु है।

दूसरे शब्दों में , लेजर पल्स गैस से बिखर जाता है और अनिवार्य रूप से एक प्रकाश स्रोत होता है, जो सुरंग के बाहर प्रकाश की गति की तुलना में तेज गति से सुरंग के माध्यम से आगे बढ़ता है। ऐसे शंकु क्या बनते हैं।



पिछले वर्षों में, प्रयोग पहले से ही किए गए थे जो मच फोटोनिक शंकु की उपस्थिति दर्ज करते थे, लेकिन अब पहली बार, वैज्ञानिक एक वीडियो कैमरे पर वास्तविक समय में शूट करने में सक्षम थे, क्योंकि अंतरिक्ष में एक भी लेजर पल्स चलता है।

ऐसा करने के लिए, एक विशेष इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल कैमरा (स्लिट कैमरा) डिजाइन करना आवश्यक था , जो एक एक्सपोजर में प्रति सेकंड 100 बिलियन फ्रेम तक ले जा सकता है। कैमरे ने तीन मोड में काम किया: पहले में, घटना को सीधे गोली मार दी गई, और अन्य दो रिकॉर्ड किए गए समय की जानकारी। तब इन आंकड़ों को मच फोटोन शंकु के प्रसार के वैज्ञानिक रूप से विश्वसनीय वीडियो प्राप्त करने के लिए संयुक्त किया गया था।

इस डिजाइन का एक इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल कैमरा अप्रत्याशित प्रकाश घटनाओं की रिकॉर्डिंग के लिए चिकित्सा और विज्ञान के अन्य क्षेत्रों में आवेदन पा सकता है। अन्य कैमरों के विपरीत, प्रीसेटिंग और हजारों व्यक्तिगत फ़्रेमों की आवश्यकता नहीं है। यह कैमरा एक शटर गति से संचालित होता है।

लेखकों का सुझाव है कि इस कैमरे का उपयोग उन आवेगों की वीडियो रिकॉर्डिंग के लिए किया जा सकता है जो मानसिक गतिविधि की प्रक्रिया में न्यूरॉन्स आपस में आदान-प्रदान करते हैं। मानव मस्तिष्क में इलेक्ट्रॉनिक ट्रैफ़िक को सटीक रूप से पंजीकृत करने का एक अवसर है। "हमें उम्मीद है कि हम तंत्रिका तंत्र का अध्ययन करने के लिए अपने सिस्टम का उपयोग कर सकते हैं कि मस्तिष्क कैसे काम करता है," सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के ऑप्टिकल इंजीनियर जिनांग लियांग ने कहा, शोध पत्र के प्रमुख लेखक।

वैज्ञानिक लेखजर्नल एडवांस (doi: 10.1126 / Sciadv.1601814) पत्रिका में 20 जनवरी, 2017 को प्रकाशित ।

Source: https://habr.com/ru/post/hi400837/