Eerste beelden van de ‘sonic boom’ van licht

25 januari, 2017 - 17:15

Door: Nadja Geskus

Als iets door de geluidsbarrière breekt, ontstaan er schokgolven. Door de grote snelheid komen die schokgolven op een gegeven moment samen, wat je goed kunt horen door de harde knal. Dat geluidseffect noemt men ook wel een sonic boom. Onderzoekers van Washington University in St. Louis hebben de allereerste opname gemaakt van een sonic boom gemaakt door licht.

De theorie

Maar hoe dan? Als licht door materialen gaat zoals bijvoorbeeld glas, dan wordt het afgeremd. Onderzoekers gebruikten dit gegeven om te testen of licht ook conische golven zoals geluid kan maken. Maar om Mach kegels met licht te kunnen creëren, zal het licht sneller moeten gaan dan de lichtsnelheid.

Het onderzoek

De wetenschappers bouwden een smalle tunnel tussen twee beeldschermen. De tunnel werd omgeven met panelen die gemaakt zijn van siliconen rubber en aluminiumoxidepoeder. De tunnel werd vervolgens met ijs-mist gevuld. Vervolgens vuurden ze zichtbare korte laserpulsen door de tunnel. De golflengte van de laser was 532nm en de pulsduur 7 picoseconden (ofwel 7 biljoenste seconde). De laserpulsen botsen vervolgens tegen de ijsmist. De opgewekte lichtgolven konden vervolgens door de platen dringen. In de tunnel gaat het licht sneller dan door de platen en wanneer ze vervolgens weer samenkomen, ontstaat er een Mach kegel.

Sonic Boom

Om opnames te kunnen maken van de sonic boom ontwikkelden de wetenschappers de snelste streak camera ter wereld. De camera kan beelden op de snelheid van 100 miljard frames per seconde vastleggen tijdens een eenmalige blootstelling, met alleen het beschikbare licht. Ze fotografeerden het licht vanuit drie verschillende standpunten. Door de foto’s samen te voegen, waren ze in staat om te reconstrueren wat er frame voor frame gebeurt.