Kanadyjscy naukowcy tworzą najszybszą kamerę na świecie – 156,3 biliona klatek na sekundę
Inżynierowie z INRS Énergie Matériaux Télécommunications Research Centre w Kanadzie opracowali najszybszą na świecie kamerę, która może nagrywać z prędkością 156,3 biliona klatek na sekundę (fps). Najlepsze kamery slow-motion w telefonach zazwyczaj działają z prędkością kilkuset klatek na sekundę. Profesjonalne kamery kinowe mogą wykorzystywać kilka tysięcy, aby uzyskać bardziej płynny efekt. Ale jeśli chcesz zobaczyć, co dzieje się w nanoskali, musisz spowolnić proces do miliardów, a nawet trylionów klatek na sekundę.
Według doniesień, nowa kamera jest w stanie rejestrować zdarzenia, które mają miejsce w femtosekundach – kwadrylionowych częściach sekundy. Dla porównania, jest ich mniej więcej tyle samo w ciągu jednej sekundy, co sekund w ciągu 32 milionów lat.
Naukowcy polegali na technologii opracowanej przez nich w 2014 roku, znanej jako skompresowana ultraszybka fotografia (CUP), która mogła uchwycić 100 miliardów klatek na sekundę, co obecnie wydaje się maleńkie. Kolejny etap nosi nazwę T-CUP, gdzie litera T oznacza “bilion klatek na sekundę”, który w rzeczywistości jest w stanie osiągnąć 10 bilionów klatek na sekundę. Następnie w 2020 r. zespół zwiększył ją do 70 bilionów klatek na sekundę w wersji zwanej skompresowaną ultraszybką fotografią spektralną (CUSP).
Teraz naukowcy ponownie podwoili ten wynik, osiągając oszałamiającą liczbę 156,3 biliona klatek na sekundę. Nowy system kamer nazywany jest “femtofotografią z kodowaną aperturą w czasie rzeczywistym” (SCARF), która może rejestrować zdarzenia, które są zbyt szybkie, aby nawet poprzednie wersje technologii mogły je zobaczyć. Obejmuje to takie rzeczy jak fale uderzeniowe przechodzące przez materię lub żywe komórki.
SCARF działa poprzez emitowanie ultrakrótkiego impulsu światła laserowego, który przechodzi przez wyświetlane zdarzenie lub obiekt. Jeśli wyobrazisz sobie światło jako tęczę, czerwona długość fali uchwyci zdarzenie jako pierwsza, następnie pomarańczowa, żółta i w dół spektrum aż do fioletu. Ponieważ zdarzenie zachodzi tak szybko, zanim dotrze do niego każdy kolejny “kolor”, wygląda on inaczej, co pozwala impulsowi uchwycić wszystkie zmiany w niewiarygodnie krótkim czasie.
Impuls świetlny przechodzi następnie przez szereg komponentów, które skupiają, odbijają, rozpraszają i kodują go, aż w końcu dociera do czujnika kamery urządzenia sprzężonego z ładunkiem (CCD). Jest on następnie konwertowany na dane, które komputer może zrekonstruować w ostateczny obraz.
Chociaż jest mało prawdopodobne, że my, zwykli ludzie, będziemy oglądać szybkie filmy z pęknięć balonów uchwyconych przez systemy SCARF, naukowcy twierdzą, że uchwycenie nowych ultraszybkich zjawisk może pomóc w ulepszeniu dziedzin takich jak fizyka, biologia, chemia, materiałoznawstwo i inżynieria.
