Sinisiyasat ang Mga Kaganapan ng Kaguluhan sa Isa sa Mga Mabilis na Kamera sa Mundo

Kredito: Caltech

May mga bagay sa buhay na maaaring hinuhulaan nang makatuwiran. Ang pagtaas ng alon at pagbagsak. Ang buwan ay nagniningning at lumiliit. Ang isang bilyar na bola ay tumatalbog sa paligid ng isang mesa ayon sa regular na geometry.

At pagkatapos ay may mga bagay na lumalaban sa madaling hula: isang bagyo na nagbabago ng direksyon nang walang babala. Pagsabog ng tubig sa isang fountain. Ang kaaya-aya na karamdaman ng mga sanga na lumalaki mula sa isang puno.

Ang mga phenomena na ito at iba pa tulad ng mga ito ay maaaring inilarawan bilang magulong mga system at mahuhulaan sa una, ngunit kapansin-pansin para sa pagpapakita ng unting random na lumalagong pag-uugali sa paglipas ng panahon.

Matagal nang sinusubukan ng mga siyentista at dalub-agbilang mas maunawaan ang mga ito dahil sa napakalaking papel na ginagampanan ng mga magulong sistema sa mundo sa paligid natin. Ang Lihong Wang ni Caltech, ngayon ay isang Bren Professor sa Andrew at Peggy Cherng Medical Engineering, ay gumawa ng isang bagong tool na makakatulong sa pakikipagsapalaran na ito.

Sa huling isyu Mga Pagsulong sa AghamInilarawan ni Wang kung paano niya ginamit ang isang napakabilis na camera ng kanyang sariling disenyo na nagtatala ng video sa rate na isang bilyong mga frame bawat segundo upang maobserbahan ang paggalaw ng ilaw ng laser sa isang silid na espesyal na idinisenyo upang mag-agaw ng magulong mga pagsasalamin.

Magulong Optical Space

Ang isang video na naitala sa isang camera na bumaril ng isang bilyong mga frame bawat segundo ay nagpapakita kung paano sumusunod ang dalawang pulso ng ilaw ng laser sa iba’t ibang mga landas habang sumasalamin sila sa isang magulong optikong puwang. Kredito: Caltech

“Ang ilang mga walang bisa ay hindi magulo, kaya ang landas na tinahak ng ilaw ay mahuhulaan,” sabi ni Wang. Ngunit sa kasalukuyang pag-aaral, ginamit niya at ng kanyang mga kasamahan ang ultra-fast camera na ito upang mapag-aralan ang isang magulong walang bisa kung saan “ang ilaw ay tumatagal ng ibang landas sa tuwing inuulit natin ang eksperimento”.

Sinasamantala ng camera ang isang teknolohiyang tinatawag na naka-compress na ultra-fast photography (CUP), na ipinakita ni Wang sa isa pang pag-aaral na may bilis na kasing bilis ng 70 trilyong mga frame bawat segundo. Ang bilis ng pagkuha ng video ng isang CUP camera ay ginagawang may kakayahang makakita ng ilaw, ang pinakamabilis na bagay sa uniberso kapag naglalakbay.

Ngunit ang CUP camera ay may isa pang tampok na ginagawang natatanging angkop sa kanila para sa pag-aaral ng mga magulong system. Hindi tulad ng isang tradisyonal na camera na tumatagal ng isang frame ng video nang paisa-isa, mahalagang isang CUP camera ang tumatagal ng lahat ng mga frame nang sabay-sabay. Pinapayagan nitong makuha ng camera ang buong magulong landas ng isang laser beam sa kuwarto nang sabay-sabay.

Ito ay mahalaga sapagkat ang pag-uugali ay naiiba sa bawat oras sa isang magulong sistema. Kung ang camera ay nakakuha lamang ng bahagi ng paggalaw, ang hindi nai-save na pag-uugali ay hindi maaaring pag-aralan dahil hindi na ito mangyayari nang eksaktong pareho. Ito ay tulad ng pagkuha ng litrato ng isang ibon, ngunit may isang kamera na makakakuha lamang ng isang bahagi ng katawan nang paisa-isa; bukod dito, sa bawat oras na ang ibon ay lumapag sa tabi mo magkakaroon ng iba’t ibang mga species. Habang maaari mong subukang pagsamahin ang lahat ng iyong mga larawan sa isang halo-halong larawan ng ibon, ang ibong ito ng cobblestone ay magkakaroon ng tuka, leeg ng stork, pakpak ng pato, buntot ng lawin at mga binti. isang manok. Hindi masyadong kapaki-pakinabang.

Sinabi ni Wang na ang kakayahan ng CUP camera na makuha ang magulong paggalaw ng ilaw ay maaaring huminga ng bagong buhay sa pag-aaral ng optic chaos, na may mga aplikasyon sa pisika, komunikasyon, at cryptography.

“Ito ay isang napakainit na lugar kanina, ngunit namatay ito, siguro dahil wala kaming mga tool na kailangan namin,” sabi niya. “Nawalan ng interes ang mga nag-eksperimento sapagkat hindi nila nagawa ang mga eksperimento, at nawalan ng interes ang mga teoretista dahil hindi nila ma-verify nang empirically ang kanilang mga teorya. Ito ay isang masayang palabas upang ipakita sa mga tao sa larangan na sa wakas ay mayroon silang isang pang-eksperimentong tool. “

Artikulo tungkol sa pananaliksik na pinamagatang “Real-time na pagmamasid at kontrol ng optic chaos”, Enero 13 Mga Pagsulong sa Agham. Ang mga kapwa may-akda ay si Linran Fan, dating Caltech at ngayon ay isang katulong na propesor sa University of Arizona’s Wyant College of Optical Science; at Xiaodong Yan at Han Wang ng University of Southern California.

Sanggunian: “Real-time na pagmamasid at kontrol ng kaguluhan sa optika” nina Linran Fan, Xiaodong Yan, Han Wang at Lihong V. Wang, 13 Ene 2021, Mga Pagsulong sa Agham.
DOI: 10.1126 / sciadv.abc8448

Ang pagpopondo para sa pananaliksik ay ibinigay ng Army Research Office Young Investigator Program, ang Air Force Scientific Research Office, ang National Science Foundation, at ang National Institutes of Health.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Mga bloke ng dami ng gusali para sa mga kakaibang elektronikong katangian ng magnetiko at magnetiko

Ang mga metal ng paglipat ay naka-crosslink sa graphene ng isang form ng electron beam na nangangako ng mga bloke ng kabuuan ng gusali....

Global Warming Threatens Food Chains – “Ang Epekto ay Maaaring Maging Mahusay”

Sinuri ng pag-aaral ang plankton sa mga lawa ng tubig-tabang na nahantad sa pitong taon ng pang-eksperimentong init. Kredito: University of Exeter Ang pagtaas...

Pagbotelya ng Pinakalamig na Plasma sa Daigdig upang Ipakita ang mga Lihim ng Lakas ng Fusion

Ang mag-aaral na nagtapos sa Rice University na si Grant Gorman ay nagtatrabaho sa Rice's Ultracold Atoms at Plasmas Lab. Larawan: Jeff Fitlow...

Pakiramdam ng Paglahok sa Susi sa Pagsulong

Ang mga mag-aaral ng high school ay lalo na na uudyok sa loob ng paaralan kung sa palagay nila kabilang sila sa kanilang paaralan. Maaaring...

Ang mga mananaliksik ay nagkakaroon ng mas mabilis na pagtatasa ng network upang mapahusay ang mga referral algorithm at mga paghahanap sa web

Ang mga mananaliksik ng MIT ay bumuo ng software upang mas mahusay na patakbuhin ang mga aplikasyon ng grapiko sa isang saklaw ng hardware...

Newsletter

Subscribe to stay updated.