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テクノロジー

超高速カメラを使って光の衝撃波を撮影することに成功 36

ストーリー by hylom
光のソニックブーム 部門より

米セントルイス・ワシントン大学の研究者らが、「光の衝撃波(マッハコーン」)を観測することに成功した(GIGAZINEEngadget JapanesePhys.org)。

衝撃波は、非常に速いスピードで移動する物体の周りに発生する圧力波であり、ソニックブームの発生原因であることで知られている。光でも同様の現象が発生することは予測されていたが、これを物理現象として実際に記録できたことは初めてだという。

実際に光速を超えて物体を移動させることは困難であるため、実験ではレーザー光を使って擬似的に光の衝撃波が発生したような状況を再現、それを毎秒1000億フレームの撮影が可能な超高速度カメラで撮影したとのこと。

この議論は賞味期限が切れたので、アーカイブ化されています。 新たにコメントを付けることはできません。
  • by Anonymous Coward on 2017年01月26日 7時21分 (#3150195)

    さすがGIGAZINE。相変わらず科学関連では意味不明な文章を書くw

    • 「ドライアイスが気化して周りの水分が凝結し雲状になっている筒状の空間」
      なのかなと思ってリンク先読んだら。

        "designed a narrow tunnel filled with dry ice fog. "
      「ドライアイスで満たされた狭いトンネルを設計した」

      と有りますね、自分の想像を加味して記事書いちゃったんだろうなぁ。
      ニュースサイトならダメだけどまとめ系ブログとしては元記事リンクも在るしこれくらいはいいんだろうね。

      Ultrafast Camera Captures 'Sonic Booms' of Light for First Time
      http://www.livescience.com/57572-ultrafast-camera-captures-sonic-booms... [livescience.com]

      First,study lead author Jinyang Liang, an optical engineer at Washington University in St. Louis, and his colleagues designed a narrow tunnel filled with dry ice fog.

      親コメント
  • by Anonymous Coward on 2017年01月26日 7時22分 (#3150196)

    > 実際に光速を超えて物体を移動させることは困難である
    普通にチェレンコフ光って、そいつじゃないの?

    > 実験ではレーザー光を使って擬似的に光の衝撃波が発生したような状況を再現
    つまりリアルじゃない。

    • 普通にパルスレーザー照射したときの散乱光を観測したみたいですね。

      Single-shot real-time video recording of a photonic Mach cone induced by a scattered light pulse | Science Advances
      http://advances.sciencemag.org/content/3/1/e1601814 [sciencemag.org]

      We report single-shot ultrafast video recording of a light-induced photonic Mach cone propagating in an engineered scattering plate assembly.

      散乱媒体を集めるよう設定した中を光に誘導された光学的マッハコーンが伝搬していく様子を超ハイスピードビデオで録画し報告する。
      #無理訳っぽい・・・

      親コメント
    • by Anonymous Coward on 2017年01月26日 8時27分 (#3150217)

      うむ。チェレンコフ放射はまさに衝撃波の光バージョンで、
      それが作るコーン状の波面もきれいに観測されている [osapublishing.org]。(ビデオ [youtube.com])

      だから、
      「光でも同様の現象が発生することは予測されていたが、これを物理現象として実際に記録できたことは初めて」
      というわけではなくて、「波面の移動を連続的に記録できたのは初めて」ということらしい、論文によると。
      (前述のビデオはストロボスコープ [wikipedia.org]撮影のような手法を使っていて、連続写真ではないらしい)

      親コメント
      • by Anonymous Coward

        チェレンコフ光では飛んでいるのは荷電粒子ですが、今回のは飛んでるのも光子なのでは?

        • photonic Mach coneで引用されている論文(DOI: 10.1109/3.114)によると、
          古典的なチェレンコフ輻射との違いは輻射の源が点(荷電粒子)では無く、
          dipole moment(レーザーパルスによって媒質の物質で分極が起こる。
          コーンの角度は媒質の誘電率で決まる)で、有限の空間的広がりをもつ
          という事の様です。
          その違いが輻射のスペクトルや時間的な特徴に強く影響するとのこと。

          親コメント
          • by Anonymous Coward

            つまりごくありふれた光の散乱現象ですね。今回はその単一過程を
            記録できていることに意味があります。

            ただ,その気持ちは分からないでもないですが,Photonic Mach Cone
            などとミスリードを誘う現象名を使うことには疑問を感じます。

        • by Anonymous Coward

          そうだけど、その違いが何か問題?

    • by Anonymous Coward

      「困難」ってことは、なんとかすればできるってことだな。
      できないことは「不可能」って書くだろうし。
      難しかったけど光速を超えて移動できたよ、ってんならその方が大ニュースになる。

      • チェレンコフ光が起こる原理は、ある意味光速を越えた状態なんですよ。

        光は通過する媒体によって伝播速度が遅くなる。(だから、違う媒体を通るときに屈折する。)
        しかし、その媒体に影響されない高速の荷電粒子が、その媒体での光の伝播速度より速いと、光を伝播する面の壁を突き破って通過することになり光(衝撃波)を発する。

        で、伝播面を突き破っていく姿を撮影したって話。(シミュレーションみたいだけど)

        親コメント
        • 光の伝播速度が遅くなった所でレーザー「光」がそれより速いってことに突っ込む奴はいないのか。

          --
          the.ACount
          親コメント
          • http://advances.sciencemag.org/content/3/1/e1601814.full [sciencemag.org] (論文はオープンアクセス)の Fig.1

            .......\.......... 光速度が遅い部分
            .........\........
            -----------------
                    ・ ・ ・ レーザーの通る細い道は霧を入れていないので速く進む
            -----------------
            ........./........
            ......./..........

            高速な通り道のところどころに光散乱用の微粒子が置いてある
            そこで散乱された光が光速度の遅いところで衝撃波を形成する

            という感じらしいっぽいような気がする
            (単に屈折を見てるんじゃないかって? 自分は知識が足りないから、そう言われるとそんな気がする)

            親コメント
            • by Anonymous Coward on 2017年01月26日 16時49分 (#3150628)

              紹介サイトが軒並み勘違いしているので分かりにくいですが,
              光の衝撃波というものが発生しているわけではありません。
              光が速く伝搬する領域の両側に遅く伝搬する領域があると,
              散乱光が衝撃波のような形に伝搬するということです。

              親コメント
              • by Anonymous Coward

                そう聞くとそんなの当たり前じゃんと思ってしまう・・・
                実際にモデルを再現したことに意味があるってことかね・・・

          • by Anonymous Coward

            光子(みつこ)ちゃんはうかっり屋さんなのでたまに光より速く走ってしまうことがある。
            ルール違反なのは承知してますが大目に見てください。

      • by Anonymous Coward

        こんなんできるかー!

  • by Anonymous Coward on 2017年01月26日 14時16分 (#3150508)

    高速撮影のデモ、
    理論予測の検証、
    工学者のホビー

    さあ

    • by Anonymous Coward on 2017年01月26日 18時29分 (#3150707)

      論文にもあるけど、基本的には

      >高速撮影のデモ

      になるんじゃないかな。
      パルスに対する応答とか色々計算はあるけど、光強度などによっては非線形領域になったりでその計算が
      どこまで正しいかは保証がなくなってくる。そういう場合の検証に使えるぐらいに高速撮影が可能になった
      ってことのデモンストレーション。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      もしかして基礎研究に対していちいち
      「それが何の役に立つんですか?」って聞いちゃうタイプ?

    • by Anonymous Coward

      Engadgetの記事を最後まで読みましょう。

  • by Anonymous Coward on 2017年01月27日 1時33分 (#3150901)

    直線状に何キロも光源を配置して置いて
    それを順番に光らせることを考える
    このときの光ってる部分の変わるスピードが光速を超えるようにする
    そんなことをやったら
    光の衝撃波みたいな状況をつくれたりしないのだろうか?

    • by Anonymous Coward

      それは実際には何物も移動していないから、どこにも「速度」というような概念は存在していない。
      「移動」しているように見えるのは、君の頭が作り出す錯覚だ。

    • by Anonymous Coward

      そういう実験をしたと言う記事が、数年前ここでとりあげられたような記憶があります。
      誰かの日記かもしれませんが。
      今回のようなマッハコーンが発生したと記憶してます。
      ググる気力は無いので、悪しからず。

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あと、僕は馬鹿なことをするのは嫌いですよ (わざとやるとき以外は)。-- Larry Wall

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