Bir Pikosaniye Nedir?

Bir pikosaniye, saniyenin onda biri kadardır. Lazerler, mikroişlemciler ve son derece yüksek hızlarda çalışan diğer elektronik bileşenler gibi teknoloji türleri ile ortaya çıkan bir zaman ölçüsüdür. Nükleer fizik araştırmaları ayrıca, pozitron emisyon tomografisi (PET) kullanarak, ilgili nükleer tıp görüntülemesinin yanı sıra, pikosaniye aralığında yaklaşan ölçümleri de içermektedir.

Kişisel bilgisayarlar, bir pikosaniyede tek bir hesaplamanın yapılabileceği hıza giderek yaklaşmaktadır. Üç gigahertz'de çalışan mikroişlemcili bir ev bilgisayarı, saniyede üç milyar döngü gerçekleştiriyor. Bu, aslında tek bir ikili işlemi gerçekleştirmek için yaklaşık 330 pikosaniye alıyor demektir.

Amerika Birleşik Devletleri ve Çin'de bulunan süper bilgisayarlar, işlem hızı başına zaten pikosaniyeyi aştı. ABD'deki en hızlı süper bilgisayarlardan biri, saniyede 360 ​​trilyon işlem yapabilir; bu, pikosaniye başına bir işlemden biraz daha hızlıdır. Çin, 2010 yılında saniyede 2,5 petaflops veya saniyede 2,5 katrilyon işlem yapabilen bir süper bilgisayar ortaya çıkardı, bu da her pikosaniyede, en iyi şekilde 2.500 hesaplama yaptığını gösteriyor.

Pikosaniye aralığında çalışacak şekilde tasarlanan lazerler, zaman içinde her biri ile birkaç pikosaniye arasında ışık atımı yayar. Toplu katı hal lazerler, mod-kilitli fiber lazerler ve Q-anahtarlı lazerler de dahil olmak üzere bu hızlarda çalışabilen birkaç lazer tasarım tipi vardır. Her bir model, mod kilitli olan veya anahtarlanabilen pikosaniye diyot üzerine inşa edilmiştir, saniyenin milyarda biri olan nanosaniye hızlarından 100'lerce pikosaniye aralığında nabız hızlarını değiştirir.

Bu kadar hızlı lazerleri hayal etmek zor olsa da, daha da hızlı bir model mevcuttur. Bir pikosaniye pulse laser, femtosaniye laserden 1000 kat daha yavaştır. Bu, pikosaniye tasarımlarını daha az kesme kenarı yapar ve bileşenlerin mikro işlenmesi gibi kullanımlar için oldukça ekonomiktir. Her iki lazer türü de, görevlendirildiği işler için benzer performans seviyelerine sahiptir.

Nükleer tıp alanında, bir PET makinesi, 170 picoseconds civarında optimum hızlarda Compton elektronları üretmek için parıldayan kristallerle etkileşime giren gama ışınları aracılığıyla bir görüntü oluşturur. Gerçekte, bu genellikle çok daha yavaştır ve emisyon partikülü başına yaklaşık 1 ila 2 nanosaniye sürer. Uçuş zamanı PET (TOFPET) araştırması, fotodetektörlerde, parıldayan kristallerin kendisinde ve ilgili elektronik aksamlarda yapılan iyileştirmeler yoluyla gerçek uçuş süresini 300 pikosaniyenin altına düşürmeye çalışıyor. Bu hız hızları zaten inanılmaz derecede hızlı olsa da, insan vücudunun bölgelerinin bir görüntüsünü bu emisyonlardan yeniden oluşturmak, genellikle tamamlanması birkaç gün süren yavaş ve zaman alıcı bir işlemdir.