Ученые создали "нейтронные голограммы" - «Наука и технологии»

Впервые в истории науки, группа ученых из американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) создала голографические изображения больших трехмерных объектов, используя для этого не лучи лазерного света, а лучи нейтронов. Такие "нейтронные" голографические изображения содержат информацию о внутреннем устройстве исследуемых объектов, на что принципиально неспособны традиционные оптические голограммы.

Голограммы - это плоские изображения, которые изменяются особым образом в зависимости от расстояния и направления их обзора, создавая иллюзию трехмерных изображений. Оптические голограммы создаются путем освещения объекта лазерным светом, только в отличие от обычной фотографии в голографии производится запись интерференционной картины отраженного от объекта света. Получившиеся на специальном светочувствительном материале при голографической записи образы при освещении их светом позволяют воссоздать интерференционную картину и, как следствие, псевдотрехмерное изображение объекта.

Освещение исследуемого объекта нейтронными лучами позволяет ученым проникнуть вглубь объекта из-за высокой проникающей способности нейтронов, которые без труда проходят через некоторые металлы и другие твердые материалы. Однако, при помощи нейтронов не получается создать полноценное визуальное изображение, экспериментальные данные при такой съемке обычно представляются в виде графов. Данные этих графиков могут сказать ученым очень многое, если материал объекта состоит из череды повторяющихся структур, однако, когда дело касается изучения какой-либо малой части большого объекта, метод нейтронной съемки может предоставить лишь малое количество полезных данных.

Метод, разработанный учеными из NIST, позволил совместить все самое наилучшее от оптической голографии и от нейтронной съемки. Ученые использовали луч нейтронов, прошедших сквозь алюминиевый цилиндр, на поверхности одного из круглых торцов которого была вырезана крошечная "винтовая лестница". Эта форма обеспечила "завихрение" нейтронного луча и изменила его фазу в зависимости от того, через какую часть цилиндра он проходил. Через некоторое время ученые заметили, что информация, заключенная в значении угла сдвига фазы нейтронного луча несет в себе гораздо больше полезной информации. И, расшифровав эту информацию, ученые смогли не только вычислить толщину материала, через который прошел луч нейтронов, но и восстановить некоторые особенности внутреннего строения цилиндра, создав, по сути, голографическое изображение внутренностей объекта.

Вряд ли это открытие сможет произвести революцию в некоторых областях науки и техники. Тем не менее, технология создания "нейтронных голограмм" может стать одним из ряда методов исследований твердых материалов. "Конечно, есть и другие способы исследований твердых материалов. Но в большинстве своем при их помощи можно изучить особенности, находящиеся на поверхности или лежащие лишь на небольшой глубине" - рассказывает Майкл Хубер (Michael Huber), ученый из Лаборатории физических измерений NIST, - "Наш же метод позволяет измерять и изучать структуры размером с 10 микронов, которые "похоронены" глубоко в толще материала".