Dùng camera ghi hình ảnh tia laser trong không khí

ANTĐ - Đã hơn nửa thế kỷ từ khi được phát hiện và mang về giải thưởng danh giá Nobel Vật lý cho nhà khoa học người Mỹ - giáo sư Charles Hard Townes (ảnh), tia laser đã mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống hàng ngày, cũng như các ngành khoa học trên toàn cầu. Nhưng mới đây, lần đầu tiên các nhà khoa học tại Đại học Heriot-Watt (Edinburgh, Anh) đã sử dụng camera để ghi lại hình ảnh của nó trong không khí. 

Dùng camera ghi hình ảnh tia laser trong không khí  ảnh 1

Cảm hứng từ phim khoa học viễn tưởng

Giáo sư Genevieve Gariepy cùng các cộng sự của mình tại Đại học Heriot-Watt đã tiến hành thử nghiệm trên dựa theo những ý tưởng từ những chùm tia laser bay trong không trung trong các bộ phim khoa học viễn tưởng bằng kỹ xảo điện ảnh. Theo các nhà khoa học nhận định, đây là một việc vô cùng khó, bởi để quan sát được chuyển động của tia laser hay bất cứ nguồn sáng nào khác thì các photon ánh sánh phải chạm trực tiếp tới mắt chúng ta. Và thử nghiệm này của các nhà khoa học đã thành công, nó đã vượt qua một bước tiến mới, một thử thách trong giới khoa học, đồng thời mở ra nhiều tiền đề có thể giúp phát minh ra những chiếc máy ảnh chụp đồ vật “tàng hình” hoặc các hiện tượng xảy ra trong khoảnh khắc quá nhanh.

Mặc dù, có một phần nhỏ các photon laser bị tán xạ bởi các phân tử trong không khí, nhưng lượng ánh sáng này quá nhỏ để chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Trong thực tế, nếu chúng ta muốn nhìn được thì phải bắn tia laser qua một làn khói để chúng được khúc xạ nhiều hơn. Tuy nhiên, các nhà khoa học muốn quay lại được hình ảnh của tia laser trong không khí giống hệt trong những bộ phim khoa học viễn tưởng. “Thách thức của chúng tôi là quay lại được hình ảnh của laser giống trong phim. Chúng tôi muốn nhìn thấy ánh sáng mà không hề tác động vào nó”, giáo sư Gariepy cho biết.

Gariepy và các cộng sự của mình đã thiết kế một chiếc camera có độ nhạy cao để có thể bắt được chuyển động của một vài photon. Chiếc camera này được tạo nên từ tấm lưới 32x32 cảm biến, có thể ghi lại được thời gian di chuyển của một photon với độ chính xác tuyệt đối đến kinh ngạc (tương đương tốc độ khoảng 20.000 tỷ khung hình/giây và độ phân giải 1024 pixel). Sau đó, các nhà khoa học đã bắn một chùm tia laser màu xanh lá cây vào một chiếc gương để nó phản chiếu lại nhằm tạo ra khoảng 2 triệu xung laser được phóng vào không khí trong thời gian 10 phút. Được hỗ trợ tối đa trong việc giảm độ nhiễu, các nhà khoa học cũng đã tạo ra đủ lượng photon tán xạ vào không khí mà camera có thể ghi lại được hành trình di chuyển của chúng với thời gian 6 nano giây.

Tiễn đưa cha đẻ tia laser 

Theo thông cáo báo chí của trường Đại học California Berkeley, nhà Vật lý học – cha đẻ của tia laser Charles Townes đã qua đời ở tuổi 99 vào ngày 27-1-2015 tại Oakland, khi đang trên đường đến bệnh viện cấp cứu vì tình trạng sức khỏe của ông không được ổn định. Sinh thời, ông được coi như “một trong những nhà Vật lý thực nghiệm quan trọng nhất” trong thế kỷ qua, thành viên của bộ môn Vật lý và phòng thí nghiệm Khoa học vũ trụ trong gần 50 năm. Ông cũng từng nhận 25 bằng danh dự từ 25 trường đại học và cao đẳng trên toàn thế giới.

 Năm 1964, ông cùng 2 đồng nghiệp của mình đã mang về giải thưởng Nobel Vật lý danh giá trong giới khoa học nghiên cứu. Sự ra đi của ông là sự mất mát lớn lao trong làng Vật lý thế giới nói riêng và giới khoa học nói chung. “Giáo sư Townes đã đào tạo được rất nhiều sinh viên xuất sắc trong ngành vật lý thiên văn và ông cũng là người tiên phong trong việc thử nghiệm giao thoa bước sóng ngắn”, nhà Vật lý thiên văn Reinhard Genzel bày tỏ trước sự ra đi của “cây cổ thụ của làng Vật lý”.