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Photonen im Flug fotografiert

 
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Darwin Upheaval
Evo-Devo-Darwinist



Anmeldungsdatum: 23.01.2004
Beiträge: 5455
Wohnort: Tief im Süden

Beitrag(#2085177) Verfasst am: 07.02.2017, 20:58    Titel: Photonen im Flug fotografiert Antworten mit Zitat

Erstmals ist es gelungen, mithilfe der "Lossless-encoding compressed ultrafast photography" (LLE-CUP) die Fortbewegung von Lichtimpulsen zu fotografieren. Dafür war die Aufnahme von 100 Milliarden Bildern pro Sekunde erforderlich:

Liang, J. et al. (2017) Single-shot real-time video recording of a photonic Mach cone induced by a scattered light pulse. Science advances 3, e1601814.

DOI: 10.1126/sciadv.1601814


Eine ausführliche Beschreibung, inklusive bewegter Bilder, findet man hier, u. a. einen Cherenkov-Lichtkegel:

https://urknall-weltall-leben.de/component/k2/item/313-kann-man-photonen-im-flug-filmen-originalaufnahmen-der-lle-cup-josef-m-gassner

Ziemlich cool. Teufel
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"Vom Gefreiten aufwärts beginnt der Darwinismus, aber der Mensch fängt erst beim Leutnant an." - Carl Zuckmayer

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Strahli
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Anmeldungsdatum: 11.10.2016
Beiträge: 21

Beitrag(#2085331) Verfasst am: 08.02.2017, 18:45    Titel: Antworten mit Zitat

Wie soll man Photonen fotografieren? Photonen emittieren doch keine Photonen. Am Kopf kratzen
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Schlumpf
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Anmeldungsdatum: 17.11.2007
Beiträge: 2572

Beitrag(#2085350) Verfasst am: 08.02.2017, 21:01    Titel: Antworten mit Zitat

Strahli hat folgendes geschrieben:
Wie soll man Photonen fotografieren? Photonen emittieren doch keine Photonen. Am Kopf kratzen

Eine berechtigte Frage! (vielleicht Photonen-Babys?)

Falls das keine Fake-News sind, so wäre das Photographieren des Doppelspaltexperiments interessant. Wie das Photon als Welle aussieht.
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diskordianerpapst
Zeuger Jehovas



Anmeldungsdatum: 16.11.2012
Beiträge: 4403

Beitrag(#2085353) Verfasst am: 08.02.2017, 22:07    Titel: Antworten mit Zitat

Entweder sind das einfach die in Richtung des Detektors aus dem Paket herausgestreuten Photonen,
die man sieht, worauf "scattered" im Titel des Papers hinweisen könnte.
Dann wäre das in etwa so wie man einen Laserstrahl von der Seite "sieht". In Wirklichkeit sieht man
die Streuung an Aerosolen, nicht "den Strahl".
Der hauptsächliche Unterschied wäre dann dass es sich hier um einen extrem kurzen Puls, ein
Photonenpaket handelt und nicht um eine kontinuierliche Quelle.

Degegen spricht dass der Typ im Video beharrlich erzählt man würde dort tatsächlich Photonen im Flug
"sehen".
Hat mich auch irritiert.
An einer Stelle erzählt er aber auch von Elektronen vor und hinter den Photonen, zudem taucht im
Namen der verwendeten Aufnahmetechnik was mit Ladungen und "verlustlos" auf.
Also vielleicht doch möglich das dort Feldeffekte ausgenutzt werden, so dass es keines Auftreffens
und damit Vernichtung von Photonen auf einen Detektor bedarf.
Hab das Paper aber nicht gelesen, dort müsste es drinstehen.
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sponor
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Anmeldungsdatum: 16.05.2008
Beiträge: 1501
Wohnort: München

Beitrag(#2085393) Verfasst am: 09.02.2017, 11:40    Titel: Antworten mit Zitat

Das ist in dem Sinn eine "normale" Aufnahme, als "nur" gestreutes Licht gemessen wird. Der Aufbau ist hier ganz hübsch animiert zu sehen.

Es geht auch gar nicht um den Nachweis von einzelnen Photonen (was auch geht – mit Photomultipliern oder -dioden – oder Geigerzählern, wenn die Photonen etwas mehr Rums haben). Da wären sie aber auch nach der Messung fort.
M.W. gibt es keine Möglichkeit, Licht "zerstörungsfrei" zu fotografieren. Es gibt zwar so quantenmechanische Tricks, aber Fotografieren würde ich das nicht mehr nennen.

Ansonsten ist der große Unterschied zu bisherigen Streak-Kameras, mit denen man auch schon beeindruckende Sachen machen kann, dass der Film nicht aus Milliarden von wiederholten Einzelmessungen zusammengesetzt werden muss. Stattdessen wird eine schlaue Kombination mehrerer Aufnahmetechniken benutzt um das Streulicht eines einzigen Wellenpakets zu "fotografieren". (Auch dabei muss der Film aber erst errechnet werden.)
Die genaue Methode habe ich aber dann nicht mehr verstanden. Ich bin zu lange aus der Uni raus, als dass ich sowas mal eben kapieren würde... zwinkern
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Unsere Welt wird noch so fein werden, daß es so lächerlich sein wird, einen Gott zu glauben als heutzutage Gespenster.
(G. Chr. Lichtenberg)
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Schlumpf
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Anmeldungsdatum: 17.11.2007
Beiträge: 2572

Beitrag(#2085406) Verfasst am: 09.02.2017, 14:39    Titel: Antworten mit Zitat

Ich denke, dass ein Photon, das in der Größenordnung eines Elektrons liegen dürfte, viel zu klein ist, um es fotografieren oder sehen zu können. Rasterelektronenmiskroskope können meines Wissens auch nur Atome auf Oberflächen von Material erkennen.
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sponor
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Anmeldungsdatum: 16.05.2008
Beiträge: 1501
Wohnort: München

Beitrag(#2085408) Verfasst am: 09.02.2017, 15:04    Titel: Antworten mit Zitat

Schlumpf hat folgendes geschrieben:
Ich denke, dass ein Photon, das in der Größenordnung eines Elektrons liegen dürfte, viel zu klein ist, um es fotografieren oder sehen zu können. Rasterelektronenmiskroskope können meines Wissens auch nur Atome auf Oberflächen von Material erkennen.

Äh, definiere "fotografieren". Üblicherweise sind da Photonen doch recht prominent involviert. zwinkern
Menschliche Augen können sogar einzelne Photonen sehen.

Ansonsten ist mein dringender Rat an Laien (nicht böse gemeint!), von allen Teilchenvorstellungen Abstand zu nehmen. Sich Licht als Welle vorzustellen, trifft es i.A. sehr viel besser.
Es gibt dieses bekannte Bild, das mit einem Rastertunnelmikroskop erstellt wurde (das "Quantenstadium"):

Da kann man Elektronen sehen (die konzentrischen Wellen). Ja, Elektronen sehen so aus. Jedenfalls viel eher so als wie kleine Kügelchen.
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diskordianerpapst
Zeuger Jehovas



Anmeldungsdatum: 16.11.2012
Beiträge: 4403

Beitrag(#2085416) Verfasst am: 09.02.2017, 15:52    Titel: Antworten mit Zitat

sponor hat folgendes geschrieben:
(...)
Äh, definiere "fotografieren". Üblicherweise sind da Photonen doch recht prominent involviert. zwinkern


Naja, immerhin können sie schonmal eine "Farbe haben", im Gegensatz zu anderen Teilchen Auf den Arm nehmen

Zitat:

Menschliche Augen können sogar einzelne Photonen sehen.


Aber nicht jedes, "with a probability significantly above chance" interpretiere ich jetzt mal als "im Prinzip ja, in der Praxis eher so gelegentlich". Sonst bliebe ja auch kein Raum mehr für Tiere die im Dunkeln noch sehen wenns beim Menschen echt finster wird.


Zitat:

Ansonsten ist mein dringender Rat an Laien (nicht böse gemeint!), von allen Teilchenvorstellungen Abstand zu nehmen. Sich Licht als Welle vorzustellen, trifft es i.A. sehr viel besser.


Wenn Minibällchen ausreichen um das Prinzip rüberzubringen, wie bei einfacher Streuung, dann
kann man auch als Modellvorstellung drauf zurückgreifen. Man sollte halt dabei sagen das es nicht
die ganze Story ist.


Zitat:

Es gibt dieses bekannte Bild, das mit einem Rastertunnelmikroskop erstellt wurde (das "Quantenstadium"):

Da kann man Elektronen sehen (die konzentrischen Wellen). Ja, Elektronen sehen so aus. Jedenfalls viel eher so als wie kleine Kügelchen.


Aber da sieht man doch ne ganze Perlenkette, in den Wellen. Ist das der berühmte Dualismus?
(scnr)
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sponor
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Anmeldungsdatum: 16.05.2008
Beiträge: 1501
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Beitrag(#2085421) Verfasst am: 09.02.2017, 16:28    Titel: Antworten mit Zitat

diskordianerpapst hat folgendes geschrieben:
sponor hat folgendes geschrieben:
(...)
Äh, definiere "fotografieren". Üblicherweise sind da Photonen doch recht prominent involviert. zwinkern


Naja, immerhin können sie schonmal eine "Farbe haben", im Gegensatz zu anderen Teilchen Auf den Arm nehmen

Wieso? Alle Hadronen (= aus Quarks bestehende Teilchen) sind rot, grün oder blau! Auf den Arm nehmen
Zitat:

...
Zitat:

Ansonsten ist mein dringender Rat an Laien (nicht böse gemeint!), von allen Teilchenvorstellungen Abstand zu nehmen. Sich Licht als Welle vorzustellen, trifft es i.A. sehr viel besser.


Wenn Minibällchen ausreichen um das Prinzip rüberzubringen, wie bei einfacher Streuung, dann
kann man auch als Modellvorstellung drauf zurückgreifen. Man sollte halt dabei sagen das es nicht
die ganze Story ist.
...

Jau, OK.
In dem Fall führt es aber eher in die Irre, mMn. Vor allem handelt es sich auch nicht um Einzel-Photonen-Ereignisse, sondern jeder Puls/jedes Wellenpaket besteht aus Myriaden Photonen.
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Schlumpf
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Beiträge: 2572

Beitrag(#2085436) Verfasst am: 09.02.2017, 17:58    Titel: Antworten mit Zitat

sponor hat folgendes geschrieben:

Wieso? Alle Hadronen (= aus Quarks bestehende Teilchen) sind rot, grün oder blau! Auf den Arm nehmen

Viele viele bunte Smarties. Aber ich sehe nur fifty shades of gray. Smilie
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Darwin Upheaval
Evo-Devo-Darwinist



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Beitrag(#2085483) Verfasst am: 10.02.2017, 10:28    Titel: Antworten mit Zitat

Strahli hat folgendes geschrieben:
Wie soll man Photonen fotografieren? Photonen emittieren doch keine Photonen. Am Kopf kratzen


Es handelt sich um ultrakurze Laserpulse, die partiell in Richtung Ultra-Highspeed-Kamera abgelenkt oder gestreut werden. Eine genauere Beschreibung findet man hier:

scinexx hat folgendes geschrieben:
Die CUP-Kamera nutzt ein System von Spiegeln und Strahlteilern, um aus zeitlich nacheinander eintreffenden Lichtsignalen ein für einen Bildsensor registrierbares räumliches Muster zu erzeugen. Eine Aufnahme genügt daher, um die Bewegung eines Laserpulses einzufangen und darzustellen.

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uwebus
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Beitrag(#2088097) Verfasst am: 09.03.2017, 13:34    Titel: Antworten mit Zitat

sponor hat folgendes geschrieben:


Ansonsten ist mein dringender Rat an Laien (nicht böse gemeint!), von allen Teilchenvorstellungen Abstand zu nehmen. Sich Licht als Welle vorzustellen, trifft es i.A. sehr viel besser.
Es gibt dieses bekannte Bild, das mit einem Rastertunnelmikroskop erstellt wurde (das "Quantenstadium"):

Da kann man Elektronen sehen (die konzentrischen Wellen). Ja, Elektronen sehen so aus. Jedenfalls viel eher so als wie kleine Kügelchen.


Richtig! Was man auf dem Bild sieht, dürfte der elektromagnetische Feldbereich des Elektrons sein, bei mir reactio genannt, der gravitierende Außenbereich (bei mir actio) ist als Vakuum optisch nicht meßbar, sondern nur als Wirkung nachweisbar.

Interessant wären hier Maßangaben, ein Elektron hat nach meinem Modell einen EM-Radius von 3,4E-12 m
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Man soll nicht alles glauben, was in Physikbüchern steht.
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sponor
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Anmeldungsdatum: 16.05.2008
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Wohnort: München

Beitrag(#2088116) Verfasst am: 09.03.2017, 17:33    Titel: Antworten mit Zitat

uwebus hat folgendes geschrieben:
...

Richtig! Was man auf dem Bild sieht, dürfte der elektromagnetische Feldbereich des Elektrons sein, bei mir reactio genannt, der gravitierende Außenbereich (bei mir actio) ist als Vakuum optisch nicht meßbar, sondern nur als Wirkung nachweisbar.

Interessant wären hier Maßangaben, ein Elektron hat nach meinem Modell einen EM-Radius von 3,4E-12 m

Ach je...

Es sollte auf Deutsch besser "Quantenstadion" heißen, mein Fehler.

Der Ring besteht aus 48 Eisenatomen (auf einer Kupferoberfläche). Die "Wellen" sind übrigens ein (1) Elektron.
Nehmen wir der Einfachheit halber für ein Eisenatom ca. 125 pm kovalenter Radius. Oder noch einfacher: Schauen wir doch mal ins Abstract vom Original-Paper:
Science hat folgendes geschrieben:
A circular corral of radius 71.3 Å was constructed...

71,3 Å = 7,13 nm = 7,13×10^-9 m


Jetzt du.
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Kat
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Beiträge: 358

Beitrag(#2088124) Verfasst am: 09.03.2017, 20:38    Titel: Antworten mit Zitat

uwebus hat folgendes geschrieben:
bei mir reactio genannt, der gravitierende Außenbereich (bei mir actio) ist als Vakuum optisch nicht meßbar,


Gerade gedacht, "das kommt dir doch bekannt vor"?

Bingo!

Andreas
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uwebus
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Anmeldungsdatum: 23.06.2011
Beiträge: 2876
Wohnort: Saarbrücken

Beitrag(#2088240) Verfasst am: 10.03.2017, 23:30    Titel: Antworten mit Zitat

sponor hat folgendes geschrieben:

Ach je...

Es sollte auf Deutsch besser "Quantenstadion" heißen, mein Fehler.

Der Ring besteht aus 48 Eisenatomen (auf einer Kupferoberfläche). Die "Wellen" sind übrigens ein (1) Elektron.
Nehmen wir der Einfachheit halber für ein Eisenatom ca. 125 pm kovalenter Radius. Oder noch einfacher: Schauen wir doch mal ins Abstract vom Original-Paper:
Science hat folgendes geschrieben:
A circular corral of radius 71.3 Å was constructed...

71,3 Å = 7,13 nm = 7,13×10^-9 m


Jetzt du.


Nix Ach je! Wie man sieht, sind die Wellen innerhalb der Atome recht stark, lassen aber außerhalb der Atome sichtbar nach.

Es geht mir einfach nur um die Bestätigung meines Modells actio=reactio, denn die Atome haben ja einen gravitierenden Bereich, der sich außerhalb des Ringes fortsetzt.

Das (oder "mein") Elektron hat einen Gleichgewichtsradius rg von 3,4E-12 m, einen Feldradius ra von 1,34E-2 m, also liegt der Eisenring ziemlich dicht am rg des Elektrons.

Damit liege ich wieder mal gar nicht so schlecht. Wellenzentrum bei 1E-12 m, Feldrand 1E-2 m weit außerhalb von 1E-9 m, paßt doch!

Das Bildchen paßt prima in mein Modell, auch wenn es euch nicht gefällt. Lachen
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