Камера з найвищою швидкістю зйомки дала змогу фізикам побачити хаос невидимого світу

Дослідження опубліковано в журналі Nature Materials, пише ScienceAlert.

Фізикипредставили камеру, яка відкриває затвор лише на трильйонну частку секунди, що приблизно в 250 млн разів швидше, ніж у звичайних цифрових камер. Це дало змогу зафіксувати динамічний безлад.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Це явище, коли скупчення атомів рухаються в матеріалі певним чином протягом певного періоду часу. Це може відбуватися під впливом вібрації або зміни температури. Фізики поки що не до кінця розуміють це явище, але воно має вирішальне значення для розуміння властивостей матеріалів.

Система надшвидкої швидкості затвора дає набагато більше інформації про те, що відбувається з динамічним безладом. Вчені назвали свій винахід функцією розподілу атомних пар зі змінним затвором, або скорочено vsPDF. Фізики змогли спостерігати за матеріалом і бачити, які атоми перебувають у русі, а які — ні.

Більш висока швидкість затвора дозволяє робити більш точну фотографію, і це дуже важливо під час спостереження за атомами, які коливаються і перебувають у швидкому русі.

Для досягнення швидкої зйомки vsPDF використовує нейтрони для вимірювання положення атомів, а не звичайні методи фотографії. Те, як нейтрони потрапляють у матеріал і проходять через нього, можна відстежувати для вимірювання навколишніх атомів, при цьому зміни рівнів енергії еквівалентні коригуванням швидкості затвора.

Ці зміни у швидкості затвора значні, як і швидкість затвора в трильйонну частку секунди. Вони дуже важливі для виокремлення динамічного безладу зі статичного безладу, який є фоновим коливанням атомів на місці, що не покращує функцію матеріалу.

За словами фізиків, нова технологія дає змогу побачити те, що відбувається в складних матеріалах і виявити приховані ефекти, які можуть посилювати їхні властивості.

Вчені направили свою нейтронну камеру на матеріал під назвою телурид германію, який через свої особливі властивості використовується для перетворення відпрацьованого тепла в електрику або електрики в охолодження.

Камера показала, що телурид германію в середньому зберігає структуру кристала за всіх температур. Але при більш високих температурах він демонструє більш динамічний безлад, де атоми перетворюють рух на теплову енергію.

Краще розуміння цих фізичних структур покращує знання про те, як працює термоелектрика, що дає змогу розробляти якісніші матеріали та обладнання, кажуть учені.

Як уже писав Фокус, скоро можна побачити два найкрасивіших метеорних потоки 2025 року. Щорічно у квітні і в травні можна спостерігати за тим, як у нічному небі згорають метеори з двох, як вважається, найкрасивіших метеорних потоків, створюючи барвисте світлове шоу. Цей рік не є винятком і незабаром можна буде отримати насолоду від спостереження за метеорами потоками Ліриди та Ета-Аквариди.