Forskere ved Washington-universitetet i St. Louis har funnet en måte å filme lys som går raskere enn seg selv.
Forskere ved Washington-universitetet i St. Louis har funnet en måte å filme lys som går raskere enn seg selv. (Bilde: Jinyang Liang og Lihong V. Wang)

Kamerateknologi

100 milliarder bilder i sekundet fanger lys som går raskere enn seg selv

Kan filme hjernetrafikken, ifølge forskerne.

Amerikanske forskere gir Lucky Luke, cowboyen som trekker kjappere enn sin egen skygge, kamp om hegemoniet.

Forskergruppen ved Washington-universitetet i St. Louis har funnet en metode å filme lys som beveger seg raskere enn seg selv. Dette gjøres ved hjelp av en spesialbygget kamerarigg som tar 100 milliarder bilder i sekundet.

Prosjektet er beskrevet i en rapport publisert i magasinet Science Advances.

– Vi har brukt omtrent ett år på å utvikle teknologien, sier Jingyang Liang, et av medlemmene i forskergruppen, til Teknisk Ukeblad.  

Fenomenet er i prinsippet det samme som når noe bryter lydmuren og skaper et supersonisk smell: Kilden til bølgen går raskere enn bølgene den lager.

At lys kan gå kjappere enn seg selv, er ikke nytt. Det nye er at forskerne har fanget fenomenet i én bevegelse på video.

Slik oppstår fenomenet

Forskerne provoserer frem fenomenet ved at en laser lyser gjennom en tunnel som inneholder tørris-partikler. Plater av silikongummi tilsatt pulverisert aluminiumoksid omgir tunnelen. Disse platene reduserer hastigheten på lyset.

Her går lyskilden raskere enn lyset som går gjennom platen, og danner dermed en kjegleformet formasjon. Forskere ved Washington-universitetet i St. Louisstår bak prosjektet.
Her går lyskilden raskere enn lyset som går gjennom platen, og danner dermed en kjegleformet formasjon. Forskere ved Washington-universitetet i St. Louisstår bak prosjektet. Foto: Jinyang Liang og Lihong V. Wang

– Lyspulsen i tunnelen går raskere enn lyset som går gjennom platene. Pulsen forstyrrer omgivelsene. Resultatet er at du får en sjokkbølge, sier Johannes Skaar, professor ved Institutt for elektroniske systemer ved NTNU.

I 2012 ble Skaar kåret til en av landets ti mest fremragende unge forskere av Morgenbladet, og i fjor fulgte samme avis opp med å løfte ham fram som en av Norges ti Fantastiske formidlere.

Han sammenlikner lysfenomenet med mer familiære hendelser.

– Det kan enklest sammenliknes med å kjøre en båt som går raskere enn vannbølgene. Da bryter man bølgemuren, og får sjokkbølger, sier han.

Lyset danner en slags kjegleformet formasjon, slik du ser i animasjonen.

Slik fungerer oppsettet

Dette er kamerasystemet som ble brukt til å fange lyset.
Dette er kamerasystemet som ble brukt til å fange lyset. Foto: Jinyang Liang og Lihong V. Wang

For å fange lyset i én bevegelse, bygget forskerne en superkjapp fotograferingsmetode basert på såkalt lossless-encoding compressed ultrafast photography (LLE-CUP).

Oppsettet består av tre ulike kameraer med bildebrikke av typen CCD. Ett av kameraene er et såkalt «streak camera», som er i stand til å måle variasjon i intensiteten til en lyspuls i svært høye hastigheter. Det gjøres ved å samle inn informasjon om intensitet, tid og posisjon. Tek.no har tidligere grundig beskrevet hvordan denne typen kameraer fungerer.

Kameraet registrerer de ladde partiklenes bevegelser og danner en pulsprofil. De to andre kameraene tilfører ytterligere perspektiv og oppløsning.

Dette skal altså være første gangen de levende bildene av fenomenet er hentet fra én og samme hendelse. Tidligere har man laget videoer ved å sette sammen fotografier tatt ved ulike tidspunkter av gjentakende hendelser.

Vil filme hjernetrafikken

Skaar ved NTNU tror raske kameraer kan få svært mange anvendelser, men ønsker ikke gå inn på spesifikke områder.

Liang mener teknologien kan forbedre biomedisinen på flere måter.

– For eksempel kan man ved å utnytte informasjonen om lyssignalet få dybdeinformasjon uten bevegelsesuskarphet, sier han.

– Kameraet er raskt nok til å se at nerveceller aktiveres, og filme «den levende trafikken» i hjernen. Vi håper vi kan bruke systemet til å studere nervesystemet og forstå hvordan hjernen fungerer, sier Liang.

Kommentarer (8)

Kommentarer (8)