Filman por primera vez el “boom sonoro” producido por la luz

Científicos finalmente han filmado lo que se conoce como un “boom sonoro” creado por la luz.

El sonido explosivo que normalmente se asocia con un boom sónico ocurre cuando un objeto va más rápido que la velocidad del sonido.

Un objeto que rompe la barrera del sonido está empujando el aire circundante y crea ondas de presión delante y detrás del objeto.

Cuando estas ondas viajan a velocidades tan altas, no pueden evitarse mutuamente.

Cuando se unen, se convierten en una sola onda de choque, conocida como un cono Mach.

Con la luz, la creación de un boom sonoro fotónico es un poco más complicado.

La física teórica nos dice que nada es más rápido que la velocidad de la luz.

Pero la luz puede ir más lento que su velocidad máxima cuando se mueve a través de materiales como el vidrio.

Los investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis decidieron aprovechar ese hecho para probar una teoría de que la luz también puede crear ondas cónicas.

Los científicos fueron capaces de capturar las primeras imágenes de un cono de Mach fotónico mediante un sistema de cámara especialmente diseñado que produjo el GIF mostrado.

En primer lugar, el autor principal del estudio, Jinyang Liang, ingeniero óptico de la Universidad de Washington en St. Louis, y sus colegas diseñaron un estrecho túnel lleno de niebla de hielo seco.

Este túnel se intercaló entre placas hechas de una mezcla de caucho de silicona y polvo de óxido de aluminio.
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Luego, los investigadores dispararon pulsos de luz láser verde, cada uno durando sólo 7 picosegundos en el túnel.

Estos impulsos podrían dispersar las partículas de hielo seco dentro del túnel, generando ondas de luz que podrían entrar en las placas circundantes.

La luz verde que los científicos usaron viajó más rápido dentro del túnel que en las placas.

Como tal, cuando el pulso láser pasó por el túnel, dejó un cono de ondas de luz traslapadas que se trasladaban más lentamente detrás de él dentro de las placas.

La “cámara de rayos” que se desarrolló especialmente para este propósito captura 100 millones de fotogramas por segundo en una sola exposición, por lo que es la cámara más rápida en el mundo que sólo requiere la iluminación disponible.

La cámara fotografió la luz en tres vistas diferentes y las imágenes se combinaron para darnos una imagen en movimiento de este fenómeno ilusorio.

La cámara registra eventos ultra-rápidos en una única ráfaga, lo que le permite capturar incidencias imprevisibles que no se repiten.

Los investigadores esperan que el sistema de cámaras sea útil para aplicaciones en neurociencia y otros eventos biomédicos rápidos y complejos.

“Nuestra cámara es lo suficientemente rápida como para ver el destello de las neuronas y el tráfico de imágenes en vivo en el cerebro”, dijo Liang a Live Science.

“Esperamos que podamos usar nuestro sistema para estudiar redes neuronales para entender cómo funciona el cerebro”.

Fuente: Gizmodo