不可思議！科學(xué)家利用超高速相機(jī)首次捕捉到馬赫錐現(xiàn)象:或可監(jiān)測(cè)大腦

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，當(dāng)飛機(jī)飛行速度超過(guò)音速時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生“音爆”現(xiàn)象；當(dāng)一個(gè)粒子以超音速速度飛行時(shí)，就會(huì)形成所謂的“馬赫錐”現(xiàn)象；馬赫錐與音爆現(xiàn)象極為相似。

近日，科學(xué)家利用超高速相機(jī)首次捕捉到光的“音爆”現(xiàn)象，這個(gè)相機(jī)系統(tǒng)每秒可拍攝千億幀畫(huà)面。研究人員認(rèn)為，這一創(chuàng)新性技術(shù)將來(lái)或可用于監(jiān)測(cè)大腦中的神經(jīng)刺激現(xiàn)象。

當(dāng)超高速粒子產(chǎn)生沖擊波，散射周?chē)饩€時(shí)，就可能形成光子馬赫錐。現(xiàn)有的成像技術(shù)此前從未能夠?qū)崟r(shí)捕捉到這一現(xiàn)象，而且為了捕捉這一現(xiàn)象，可能需要數(shù)百或數(shù)千臺(tái)設(shè)備通力合作。科學(xué)家梁金陽(yáng)等人設(shè)計(jì)了一套新型成像系統(tǒng)，他們認(rèn)為這一系統(tǒng)有望對(duì)生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)生革命性影響。科學(xué)家們的研究成果發(fā)于《科學(xué)進(jìn)展》之上。

研究人員通過(guò)一個(gè)光源通道產(chǎn)生的散射光線來(lái)形成光子馬赫錐現(xiàn)象，并實(shí)時(shí)捕捉這一現(xiàn)象。當(dāng)通道中一道較短的激光脈沖開(kāi)始擴(kuò)散時(shí)，這種散射會(huì)釋放出相同波長(zhǎng)的次波。

研究人員介紹說(shuō)，“這些波形成一個(gè)波面展示于重疊的面板上。在這種情況下，這些散射事件會(huì)產(chǎn)生第二光源。在某一特定點(diǎn)，瞬間散射的光就會(huì)形成一個(gè)馬赫錐結(jié)構(gòu)。”

研究人員所設(shè)計(jì)的“無(wú)損編碼壓縮超快攝影”系統(tǒng)就可以實(shí)時(shí)捕捉到這種馬赫錐。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員共觀測(cè)到三次。通過(guò)將這些數(shù)據(jù)重塑成像，科學(xué)家們就可以得到馬赫錐現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)畫(huà)面，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了在超音速狀態(tài)下的馬赫錐現(xiàn)象。

研究人員認(rèn)為，這一技術(shù)進(jìn)步將大大改進(jìn)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的成像技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)更好地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。