Genevieve Gariepyová, doktorandka původem z Kanady, nyní studující na Heriot-Wattově univerzitě ve skotském Edinburghu
„Naší snahou bylo zachytit pohyb světla vzduchem,“ uvedla Genevieve Gariepyová, mladá doktorandka z Heriot-Wattovy Univerzity v Edinburghu. „Chtěli jsme se na světlo podívat, aniž bychom na něj působili, prostě zachytit průlet světla.“ Její tým k tomu využil běžnou zrcadlovku, počítačem řízený laser a mřížku diod pro detekci jednotlivých fotonů (SPAD), což je zařízení známé už minimálně deset let.
Laser opakoval kratičký záblesk (500 pikosekund, pouhých 15 cm dlouhý) přibližně dvoumilionkrát v průběhu deseti minut
Pod pojmem zachytit si ovšem nemůžeme představovat klasickou kameru, která snímá jeden snímek za druhý, slepí je za sebe a na výsledek se podíváme na obrazovce. Takové kamery - schopné zachytit zpomaleně jedinečné, neopakující se jevy - dosahují tisíce snímků za sekundu, některé specializované i milionů snímků za sekundu.
Souprava Gariepové a jejího týmu umí pořídit snímek o trvání 67 pikosekund, což by odpovídalo 1,5 × 1010 snímkům za sekundu (15 miliard). Ale nepořídí je souvisle za sebou. Místo toho se jev, který tým výzkumníků natáčel, musel dočkat dvou milionů opakování. Pokaždé s trochu jiným - přesně propočítaným - zpožděním. Matematika pak pomohla snímky očistit, spojit a výsledkem je video, které zachycuje průlet kratičkého laserového pulsu, jak se odráží mezi zrcadly.
Průlet laserového pulsu v nanosekundách
Získaná data vědci očistili - napřed od snímků (a) odečetli šum pozadí (b) a každému snímku určili histogram - pokud obsahoval příliš šumu (a nikoli paprsek), snímek byl utlumen (d), interpolací pak vznikl výsledný záběr (f)
V týmu, který o své metodě publikoval článek v Nature Communications (dostupný zdarma), je kromě kolegů Gariepyové z Edinburghu i dvojice odborníků z Massachusetského technologického institutu (MIT), která se podílela na podobném zařízení v roce 2011. Tehdy výzkumníci natočili průlet bílého světla (laser je speciální příklad světla). I tehdy vědci postupovali rovněž pomocí opakování stejného impulzu, ovšem tehdy světlo snímali po řádcích (více v našem článku).
Nelze tedy podle nás tvrdit - tak, jako to dělá řada médií - že nová práce si připsala první zachycení průletu světla. Už jenom proto ne, že „trik“ vědců z Edinburghu je v principu velmi podobný tomu z MIT Media Lab. Autory studie jsme kontaktovali s žádostí o upřesnění odlišných aplikací obou postupů a jejich odpověď do článku doplníme.
Video ukazuje výsledky výzkumníků MIT Media Lab z roku 2011:
