Was ist eine Pikosekunde?

Eine Pikosekunde ist eine Billionstel einer Sekunde.Es ist ein Maß an Zeit, das mit Arten von Technologien wie Lasern, Mikroprozessoren und anderen elektronischen Komponenten, die mit extrem schneller Geschwindigkeiten arbeiten, ins Spiel kommen.Die Forschung in der Kernphysik umfasst auch Messungen, die sich dem Bereich der Pikosekunden nähern, sowie die damit verbundene Bildgebung der Kernmedizin mithilfe der Positronenemissionstomographie (PET).

PCs nähern sich allmählich der Geschwindigkeit, bei der eine einzige Berechnung in einem Pikosekunden durchgeführt werden kann.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 Binärbetrieb auszuführen.Einer der schnellsten Supercomputer in den USA kann 360 Billionen Vorgänge pro Sekunde ausführen, was etwas schneller ist als eine Operation pro Pikosekunde.China enthüllte 2010 einen Supercomputer, der in der Lage war, 2,5 Petaflops pro Sekunde oder 2,5 Billionen Operationen pro Sekunde auszuführen, was bedeutetMehrere zehn Pikosekunden rechtzeitig.Es gibt verschiedene Arten von Laserkonstruktionen, die mit diesen Geschwindigkeiten funktionieren können, einschließlich Lasern mit massenköpfigem Festkörper, Faserlasern und q-gewechseltem Lasern.Jedes Modell basiert auf der Pikosekunden-Diode, die modusspendend 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-Pikosekunden-Reichweite liegen.

Obwohl solche ultraschnellen Laser kaum vorstellbar sind, besteht ein noch schnelleres Maß an Models.Ein Pikosekundenpulslaser ist 1.000 -mal langsamer als ein Femtosekundenlaser.Dies macht Picosecond-Designs weniger hochmodern und für Verwendungen wie die Mikromaschine von Komponenten wesentlich wirtschaftlicher.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 produzieren.In Wirklichkeit ist dies normalerweise viel langsamer und dauert ungefähr 1 bis 2 Nanosekunden lang pro Emissionspartikel.TOFPET -Forschung (Time of Flight Pet) versucht, die tatsächliche Flugzeit auf unter 300 Pikosekunden zu reduzieren, indem sie Verbesserungen der Fotodetektoren, der szintillierenden Kristalle selbst und der damit verbundenen Elektronik verbessert haben.Obwohl diese Geschwindigkeitsraten bereits unglaublich schnell sind, ist das Rekonstruktion eines Bildes menschlicher Körperregionen aus diesen Emissionen ein langsamer, zeitaufwändiger Prozess, der oft mehrere Tage dauert.