วิธีใหม่ในการมองเห็นมุมโค้งมนด้วยความละเอียดทางโลกระดับพิโควินาที

แนวคิดในการมองเห็นมุมโค้งมนโดยไม่ใช้กระจกอาจฟังดูเป็นเรื่องมหัศจรรย์ แต่ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา การถ่ายภาพแบบไม่ใช้แสง (NLOS) ได้กลายเป็นสาขาการวิจัยที่มีการใช้งานมากขึ้นเรื่อยๆ โดยมีการใช้งานที่เป็นไปได้ เช่น การเฝ้าระวัง รถยนต์ที่ขับด้วยตนเอง และดับเพลิงและกู้ภัย ขณะนี้นักวิจัยในประเทศจีนได้ค้นพบวิธีใหม่ในการตรวจจับเวลาการมาถึงของโฟตอนที่กระจัดกระจายด้วยความละเอียด

ระดับพิโกวินาที 

ทำให้ได้ภาพที่คมชัดกว่ากล้องมาตรฐานทั่วไปโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษราคาแพง วิธีการทั่วไปสำหรับการถ่ายภาพ NLOS จะวัดเวลาของการบินของโฟตอนที่กระจัดกระจาย เลเซอร์พัลส์หลายตัวถูกปล่อยออกมาตามลำดับและโฟกัสที่พื้นผิวภายในแนวสายตา โฟตอนเหล่านี้บางส่วนจะกระจาย

ออกจากวัตถุที่ซ่อนอยู่ก่อนที่จะถึงเครื่องตรวจจับ เครื่องตรวจจับจะบันทึกเวลาระหว่างการปล่อยและการตรวจจับและใช้เพื่ออนุมานระยะทางที่โฟตอนแต่ละดวงเดินทางได้ จากนั้นอัลกอริทึมของคอมพิวเตอร์จะคำนวณรูปร่างของวัตถุที่ซ่อนอยู่จากความยาวเส้นทางของโฟตอนที่กระจัดกระจาย

“ความแม่นยำที่ฉันสามารถสร้างภาพ 3 มิติขึ้นอยู่กับความละเอียดทางโลกของฉันว่าดีเพียงใด” นักฟิสิกส์เชิงแสง จากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ อธิบาย “ฉันจะบอกได้แม่นยำแค่ไหนว่าโฟตอนจะวิ่งไปรอบมุม ชนวัตถุ แล้วกลับมาใหม่ได้นานแค่ไหน” ราคาแพงและใช้งานยากในปี 2012 งานชิ้นแรก

เกี่ยวกับการถ่ายภาพ NLOS บรรลุความละเอียดชั่วคราวประมาณ 10 ps โดยใช้กล้อง streak ซึ่งคล้ายกับชนิดที่ใช้ในออปติคความเร็วสูง “คุณสามารถซื้อกล้อง streak ที่มีความละเอียด 1 ps” กล่าว “แต่พวกเขา ใช้งานค่อนข้างยากและมีราคาระหว่าง 100,000 ถึง 200,000 ปอนด์”

นอกจากนี้ กล้องสตรีคไม่มีความละเอียดโฟตอนเดียว ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากสัญญาณที่กระจัดกระจายอาจอ่อนแอมาก ดังนั้น งานล่าสุดจึงมุ่งเน้นไปที่เครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวแบบดิจิทัล ซึ่งมีราคาถูกกว่ามากและใช้งานง่ายกว่ามาก อย่างไรก็ตาม ความละเอียดของเวลาจะถูกจำกัดไว้

ที่ประมาณ 100 ps 

ซึ่งจะจำกัดความละเอียดของภาพไว้ที่มาตราส่วนเซนติเมตร ตอนนี้และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาเทคนิคที่ช่วยปรับปรุงความละเอียดของเวลานี้อย่างมาก พวกเขาส่ง “สัญญาณ” หนึ่งพัลส์จากเลเซอร์อินฟราเรดไปยังผนังที่มองเห็น ทำให้โฟตอนกระจายและกลับเข้าไปในท่อนำคลื่นลิเธียมไนโอเบต เสี้ยววินาที

ต่อมา พวกเขาส่งพัลส์เลเซอร์ “ปั๊ม” ตัวที่สองเข้าไปในท่อนำคลื่น หากโฟตอนสัญญาณที่กระจัดกระจายมาถึงในเวลาเดียวกับโฟตอนที่ปั๊ม โฟตอนที่มองเห็นจะถูกสร้างขึ้นเลนส์ที่ไม่ใช่เชิงเส้นสมาชิกในทีม อธิบายว่า “เมื่อโฟตอนของปั๊มและสัญญาณเข้าสู่ท่อนำคลื่น พวกมันจะได้รับการแปลงความถี่เพิ่มขึ้น

ผ่านกระบวนการออปติกแบบไม่เชิงเส้น” Feihu Xu สมาชิกในทีมอธิบาย “นั่นสร้าง [โฟตอนที่] ความยาวคลื่นอื่นที่สามารถตรวจจับได้ด้วยเครื่องตรวจจับโฟตอนตัวเดียว… เครื่องตรวจจับโฟตอนตัวเดียวจะทำงานในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นเท่านั้น ดังนั้นหากปั๊มไม่ผสมกับสัญญาณ

ก็จะไม่มีการตรวจจับ”โดยการเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างสัญญาณและพัลส์ของปั๊ม นักวิจัยสามารถระบุเวลาที่โฟตอนกระจัดกระจายมาถึงแต่ละพิกเซลตามลำดับ พวกเขาบรรลุความละเอียดของเวลาประมาณ 1.4 ps ทำให้ได้รับลำดับความสำคัญในการปรับปรุงความคมชัดของภาพเหนือสิ่งใดก็ตาม

ที่ทำได้ก่อนหน้านี้เวลาได้มายาวนาน“มันเป็นความสำเร็จที่น่าสนใจมาก เท่าที่ความรู้ของฉันได้ปรับปรุงจากความล้ำสมัยในแง่ของความละเอียดเชิงพื้นที่ในปริมาณที่ไม่อยู่ในแนวสายตาเหนือเทคนิคใด ๆ ก่อนหน้านี้ที่อิงเฉพาะเวลาของ- การบิน” Vivek Goyal วิศวกรไฟฟ้า แห่งมหาวิทยาลัยบอสตัน

ในสหรัฐอเมริกา 

กล่าว อย่างไรก็ตาม เขาตั้งข้อสังเกตว่า “เพื่อให้การวัดเหล่านี้มีความละเอียดของเวลาที่ดี คุณต้องกวาดเวลาระหว่างสัญญาณและปั๊ม ที่เพิ่มเวลาการได้มาของคุณเป็นทวีคูณ”เห็นด้วย: “ถ้าฉันกำลังขับรถและฉันต้องการเห็นรถคันอื่นเข้ามาจากด้านหลัง ฉันไม่ต้องการความละเอียด 200 ไมครอน 

ทั้งหมดที่ฉันต้องรู้คือมีรถหรือไม่… และแน่นอนว่าฉันรอไม่ไหวแล้ว หนึ่งชั่วโมงสำหรับผลลัพธ์” เขากล่าว “สิ่งที่ผู้คนกำลังให้ความสนใจในตอนนี้คือ ‘ฉันจะทำสิ่งนี้ให้เร็วขึ้นโดยใช้แสงเลเซอร์น้อยลงได้อย่างไร และฉันจะทำให้ปริมาตรที่รับภาพใหญ่ขึ้นได้อย่างไร’ มันเรียบร้อยมาก มีความแม่นยำสูงมาก 

แต่ฉันไม่ชัดเจนว่าแอปพลิเคชันนักฆ่าคืออะไร”Xu ยอมรับว่า “ตอนนี้ปัญหาคอขวดคือความเร็วในการถ่ายภาพ เราอาจใช้เวลาไม่กี่นาที แต่ยังมีสิ่งที่ต้องปรับปรุงอีกมาก สำหรับการเฝ้าติดตามแบบอยู่กับที่โดยตำรวจหรือทหาร แม้แต่การถ่ายภาพที่ช้าก็อาจมีแอปพลิเคชันบางอย่าง แต่สำหรับการใช้งานทั่วไป 

หากแนวความคิดนี้ถูกต้อง ควรจะมีจำนวนอนุภาคสสารมืดพอๆ กับจำนวนโปรตอนในเอกภพ เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานของสสารมืดมีมากกว่าสสารธรรมดาถึงห้าเท่า นี่หมายความว่าอนุภาคสสารมืดควรมีมวลมากกว่าโปรตอนประมาณห้าเท่า ค่าที่แม่นยำของมวลขึ้นอยู่กับรายละเอียดเฉพาะของ

แบบจำลอง แต่โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ในช่วง 5 ถึง 15 GeV ซึ่งสอดคล้องกับภูมิภาคที่มีการทดลองตรวจจับโดยตรงจำนวนหนึ่งได้รายงานหลักฐานเบื้องต้นเกี่ยวกับความมืด – เรื่องสัญญาณ ข้อเสีย ที่มวลต่ำเช่นนี้ การทดลองจะสูญเสียความไวเนื่องจากพลังงานที่สสารมืดสะสมไว้นั้นน้อยเกินกว่าจะตรวจจับได้

ไปสู่พลังงานมืดเมื่อเทียบกับสสารมืด ประวัติของพลังงานมืดนั้นสั้น การมีอยู่ของมันถูกระบุในช่วงกลางทศวรรษที่ 1990 หลังจากการสังเกตซูเปอร์โนวาประเภท Ia ที่อยู่ห่างไกล ซึ่งเป็นดาวแคระขาวที่ระเบิดได้และสว่างมากที่คาดการณ์ได้สูง แสดงให้เห็นว่าการขยายตัวของเอกภพกำลังเร่งตัวขึ้น นี่เป็นการค้นพบที่คาดไม่ถึงและขัดแย้งกับสัญชาตญาณ: ดูเหมือนจะบอกเป็นนัยว่าส่วนใหญ่

Credit : ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ / สล็อตแตกง่าย