Najszybsza kamera świata nagrywa w… 70 bilionach klatek na sekundę

Specjaliści od niesamowitych rozwiązań optycznych z Caltech pobili kolejny rekord i stworzyli kamerę, która potrafi nagrać ruch wiązki światła o niecałe 0.005 milimetra.

Przytaczane liczby brzmią nieprawdopodobnie, ale Caltech osiągnął je, tworząc CUSP – Compressed Ultrafast Spectral Photography. Poprzednia kamera dzierżąca rekord prędkości nagrywania osiągała „zaledwie” 10 bilionów klatek na sekundę, a więc 1/7 wyniku obecnego rekordzisty. Lihong Wang i jego zespół wykorzystali wiązki lasera trwające jedną biliardową sekundy. Te rozpadają się na jeszcze mniejsze części światła tworzące obraz.

Technologia w służbie nauki

a Schemat systemu. Za dzielnikiem wiązki znajduje się szklany pręt, co przekształca pojedynczy impuls femtosekundowy w tymczasowo liniowy ciąg impulsów z sąsiadującymi subpulsami oddzielanymi przez tsp, który może być zmieniany na potrzeby eksperymentu.

b Dokładny obraz schematu dyspersji widmowej.

c Kompozycja czystego obrazu CUSP w s-View, który obejmuje zarówno dyspersję widmową przez dzielenie w kierunku poziomym, jak i ścinanie czasowe przez kamerę smugową w kierunku pionowym

Nagranie (wszystkie dostępne TUTAJ) przedstawione na poniższym obrazie pokazuje wyniki z dwóch kamer – poprzednika T-CUP nagrywającego w 10 bilionach klatek na sekundę (po lewej) oraz CUSP z 70 bilionami klatek na sekundę (po prawej). Przez litery puszczono wiązki światła trwające 0.0000000000015 sekundy:

(jeśli filmik nie działa – kliknijcie tutaj)

Szybkość CUSP pozwala na nagrywanie ruchu wiązki światła z ogromną dokładnością. Przy prędkości rozchodzenia się fali światła – 300 000km/s zapis nowej kamery oznacza, że każdy milimetr przesunięcia się wiązki zostanie uwieczniony na 233 klatkach. Naturalnie taka kamera nie będzie wykorzystywana do zapisywania „normalnych” obrazów, jakie znamy na co dzień.

Szansa na przełom w naukowym świecie

Wynalazek Caltech będzie używany do badania reakcji termojądrowych, rozkładu molekuł, transport fotonów czy właśnie ruchu wiązek światła. Tego typu eksperymenty rozwiną fizykę kwantową, mikrobiologię czy fizjologię do poziomu, który jeszcze niedawno wydawał się nieosiągalny. Naukowcy w ten sposób znajdują odpowiedzi na pytania leżące u źródeł wielu nauk ścisłych i otaczających nas procesów zachodzących na świecie.