Bergerak, laser: Ilmuwan sekarang dapat membuat hologram dari neutron juga

The Black Hole Bomb and Black Hole Civilizations (Juni 2019).

Anonim

Untuk pertama kalinya, sebuah tim termasuk ilmuwan dari Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST) telah menggunakan balok neutron untuk membuat hologram benda padat besar, mengungkapkan rincian tentang interior mereka dengan cara yang tidak dapat dilakukan hologram laser berbasis cahaya biasa.

Hologram — gambar datar yang berubah tergantung pada perspektif pemirsa, memberi kesan bahwa mereka adalah objek tiga dimensi — berutang kemampuan mencolok mereka untuk apa yang disebut pola interferensi. Semua materi, seperti neutron dan foton cahaya, memiliki kemampuan untuk bertindak seperti gelombang beriak dengan puncak dan lembah. Seperti gelombang air yang menabrak celah antara dua batu, gelombang dapat berpisah dan kemudian bergabung kembali untuk menciptakan pola interferensi yang kaya informasi (tautan bersifat eksternal).

Hologram optik dibuat dengan menyinari laser pada objek. Alih-alih hanya memotret cahaya yang dipantulkan dari objek, hologram dibentuk dengan merekam bagaimana sinar sinar laser yang dipantulkan saling mengganggu. Pola yang dihasilkan, berdasarkan perbedaan fase gelombang (tautan eksternal), atau posisi relatif dari puncak dan lembahnya, mengandung lebih banyak informasi tentang tampilan objek daripada foto sederhana, meskipun umumnya tidak memberi tahu banyak tentang interiornya yang tersembunyi.

Namun, interior tersembunyi hanyalah apa yang para ilmuwan neutron gali. Neutron sangat bagus dalam menembus logam dan banyak benda padat lainnya, membuat berkas neutron berguna bagi para ilmuwan yang menciptakan substansi baru dan ingin menyelidiki propertinya. Tetapi neutron juga memiliki keterbatasan. Mereka tidak sangat bagus untuk membuat gambar visual; Data eksperimen neutron biasanya dinyatakan sebagai grafik yang akan terlihat di rumah di buku teks aljabar SMA. Dan data ini biasanya memberi tahu mereka tentang bagaimana suatu zat dibuat rata-rata — baik jika mereka ingin mengetahui secara luas tentang objek yang dibangun dari sekelompok struktur berulang seperti kristal (tautan eksternal), tetapi tidak begitu baik jika mereka ingin tahu detail tentang satu bit tertentu.

Tetapi bagaimana jika kita bisa memiliki yang terbaik dari kedua dunia? Tim peneliti telah menemukan jalan.

Pekerjaan tim sebelumnya, yang dilakukan di Pusat NIST untuk Neutron Research (NCNR), melibatkan neutron melewati silinder aluminium yang memiliki "tangga spiral" kecil diukir ke salah satu wajah melingkarnya. Bentuk silinder memberikan putaran pada sinar neutron, tetapi tim juga memperhatikan bahwa neutron individu balok berubah fase tergantung pada bagian silinder yang dilewati: semakin tebal bagian, semakin besar pergeseran fasa. Akhirnya mereka menyadari ini pada dasarnya adalah informasi yang mereka butuhkan untuk membuat hologram dari jeroan benda, dan mereka merinci metode mereka di kertas baru mereka.

Penemuan ini tidak akan mengubah apa pun tentang permainan catur antarbintang, tetapi itu menambah palet teknik yang dimiliki para ilmuwan untuk mengeksplorasi bahan-bahan padat. Tim telah menunjukkan bahwa semua yang diperlukan adalah seberkas neutron dan interferometer-detektor yang mengukur pola interferensi-untuk menciptakan representasi visual langsung dari suatu objek dan mengungkapkan rincian tentang titik-titik tertentu di dalamnya.

"Teknik lain mengukur fitur kecil juga, hanya mereka yang terbatas untuk mengukur sifat permukaan, " kata anggota tim Michael Huber dari Laboratorium Pengukuran Fisik NIST. "Ini mungkin teknik yang lebih bijaksana untuk mengukur struktur berukuran kecil, 10-mikron dan membenamkan antarmuka di dalam sebagian besar material."

menu
menu