과학자들은 단순히 레이저를 빛나면 4 개 이상의 축구장을 식별하는 새로운 방법을 개발했습니다. 전진은 언젠가 군대가 멀리서 폭발물을 감지하고 천문학 자조차도 외계인 세계를 생명을 위해 조사 할 수있는 강력한 도구를 제공 할 수 있습니다.
"이 연구에 관여하지 않은 제네바 대학교의 물리학 자 Jérôme Kasparian은 말합니다.
기술은 라만 산란이라는 잘 확립 된 물리적 현상을 활용합니다. 화합물에 빛이 비치면 화합물의 분자는 들어오는 광자의 작은 부분을 산란시켜 공정에서 광자의 에너지 수준을 변화시킵니다. 나가는 빛의 주파수를 변화시키는 에너지의 이동은 모든 화합물마다 다릅니다. 분광기를 사용하여 빛의 빈도를 측정하는 도구 인 과학자들은 이러한 변화를 관찰하고 문제의 화학 물질을 식별 할 수 있습니다.
이전에 과학자들은 레이저를 사용하여 화학 샘플에서 원자를 원격으로 식별했지만 라만 기술을 사용하면 화학 화합물을 직접 식별 할 수 있습니다. 문제는 라만 산란이 매우 약한 신호 만 생성한다는 것입니다. 화합물에 들어가는 10 조 광자마다 약 1 조의 광자 만 흩어져 있다는 것입니다. 따라서 라만 분광법을 먼 표적으로 만들기 위해서는 연구자들이 감지 가능한 신호를 되 찾으려면 엄청나게 강력한 레이저가 필요합니다.
.텍사스 A &M 대학교의 물리학 자 말란 스컬리 (Marlan Scully)는 대학 역과 그의 동료들은 무작위 라만 레이싱 (Raman Lasing)이라는 비교적 새로 발견 된 현상을 악용 함으로써이 문제를 해결하려고 노력했습니다. 분말 화학 물질과 같은 고도로 무질서한 물질에서 매우 강렬한 빛의 광선을 비출하면, 산란 된 광자는 레이저 작동 방식과 유사한 방식으로 재료에 의해 더 많은 광자를 자극 할 수 있습니다. 이것은 더 밝은 흩어진 신호를 생성하여 이론적으로 멀리서 감지하기가 더 쉬워야합니다.
텍사스 팀은 분말 화학 화합물의 샘플에 광범위한 빛을 포괄하는 강렬한 레이저 펄스를 빛났다. 멀리 떨어진 곳에서 산란 된 빛을 감지하는 것을 시뮬레이션하기 위해, 연구원들은 미러 사이에서 신호를 13 번 앞뒤로 튕겨서 분광계에 들어가기 전에 400 미터 거리를 덮도록.
이 접근법을 통해 연구원들은 샘플에 충분한 임의의 라만 레이싱을 생성하여 400 미터 떨어진 곳에 감지 될 수있는 신호를 생성하고 질산 나트륨과 나트륨을 안정적으로 식별 할 수 있습니다. . 두 화학 물질은 육안으로 흰색 분말로 나타나고 빈도가 거의 동일한 라만 신호를 방출합니다. 전자는 무해한 화합물이지만 후자는 폭발물을 생산하는 데 사용될 수 있습니다.
Kasparian은실험 결과는 "인상적"이라고 말했다. "이것은 수백 미터 [멀리]의 측정이 가능하다는 깨끗한 데모입니다."
.그러나 연구에 관여하지 않은 마노아 하와이 대학의 애플 미스라 (Anupam Misra)는 릴레이 거울을 사용하여 거리를 시뮬레이션하기보다는 400 미터에서 직접 측정 한 경우 더 설득력이 있다고 말합니다. 이 실험에서 샘플이 거울과 분광계에 가깝게 배치되기 때문에 라만 신호는 400 미터 전체를 이동하지 않고 분광계에 들어갈 수 있다고 그는 말합니다.
.Misra와 Kasparian은 실생활에 기술을 적용하기 위해서는 여전히 질문의 나머지 절반을 여전히 해결해야한다고 지적합니다. 수백 미터 떨어진 샘플에 강렬한 빔을 집중시킬만큼 강력한 레이저를 구축해야합니다. 현재 실험의 레이저는 샘플에서 8.5 미터에 불과했습니다. 오늘날의 기술은 레이저 빔이 최대 100 미터에 걸쳐 초점을 맞출 수 있다고 Kasparian은 말합니다.
과학자들이 그러한 레이저를 구축한다면, 기술은 농업, 환경 과학 및 생물학적 과학에 광범위한 응용을 가질 수 있습니다. 예를 들어 농업에서 농민들은 토양의 암모니아 수준을 감지하기 위해 들판 위로 레이저가 장착 된 비행기를 날아갈 수 있으며, 따라서 적용 할 비료의 양을 결정할 수 있습니다. Scully는“과학 의이 부분에서 가장 큰 장점은… "두 세계의 최고입니다."
