Was ist eine Pikosekunde?
Eine Pikosekunde ist eine Billionsth einer Sekunde. Es ist ein Maß an Zeit, das mit Arten von Technologien wie Lasern, Mikroprozessoren und anderen elektronischen Komponenten, die mit extrem schneller Geschwindigkeit arbeiten, ins Spiel kommen. Die Forschung in der Kernphysik umfasst auch Messungen, die sich dem Bereich der Pikosekunden nähern, sowie die verwandte Kernmedizin -Bildgebung unter Verwendung von Positronenemissionstomographie (PET). Ein Heimcomputer mit einem Mikroprozessor, der bei drei Gigahertz läuft, führt zu drei Milliarden Zyklen pro Sekunde. Dies bedeutet, dass es tatsächlich ungefähr 330 Pikosekunden benötigt, um einen einzelnen Binärvorgang durchzuführen. Einer der schnellsten Supercomputer in den USA kann 360 Billionen Operationen pro Sekunde ausführen, was etwas schneller ist als ein Vorgang pro Pikosekunde. China enthüllte einen SupercoMputer im Jahr 2010, der in der Lage war, 2,5 Petaflops pro Sekunde oder 2,5 Billiarden Operationen pro Sekunde auszuführen, was bedeutet, dass jede Pikosekunde 2.500 Berechnungen durchführen.
Laser, die für den Betrieb im Picosekundenbereich ausgestattet sind, emitieren leichte Impulse, die alle zehn Pikosekunden in der Zeit im Zeitraum hinweisen. Es gibt verschiedene Arten von Laserkonstruktionen, die mit diesen Geschwindigkeiten funktionieren können, einschließlich Lasern mit modusem Festkörper, Faserlasern und q-gewechseltem Lasern. Jedes Modell basiert auf der Pikosekunden-Diode, die modusverriegelt oder vergrößert werden kann, wodurch die Impulsraten von Nanosekundengeschwindigkeiten geändert werden können, die in Milliarden von einer Sekunde auf mindestens zehnmal schneller in die 100er-Picosekunden-Reichweite liegen.
Obwohl solche ultraschnellen Laser kaum vorstellbar sind, gibt es ein noch schnelleres Maß an Models. Ein Pikosekundenpulslaser ist 1.000 -mal langsamer als ein Femtosekundenlaser. Dies macht PicosekundendesignsWeniger neuartiger und wesentlich wirtschaftlicher für Verwendungen wie die Mikromaschine von Komponenten. Beide Arten von Lasern haben ein ähnliches Leistungsniveau für die Jobs, mit denen sie beauftragt sind.
Im Bereich der Kernmedizin baut eine Haustiermaschine ein Bild durch Gammastrahlen auf, die mit Szintillationskristallen interagieren, um Compton -Elektronen mit optimaler Geschwindigkeit von etwa 170 Pikosekunden zu erzeugen. In Wirklichkeit ist dies normalerweise viel langsamer und dauert ungefähr 1 bis 2 Nanosekunden lang pro Emissionspartikel. TOFPET -Forschung (TOFPET) wird versucht, die tatsächliche Flugzeit auf unter 300 Pikosekunden zu reduzieren, durch Verbesserung der Fotodetektoren, der szintillierenden Kristalle selbst und der damit verbundenen Elektronik. Obwohl diese Geschwindigkeitsraten bereits unglaublich schnell sind, ist die Rekonstruktion eines Bildes menschlicher Körperregionen aus diesen Emissionen ein langsamer, zeitaufwändiger Prozess, der oft mehrere Tage dauert.