Визуализировать поведение фотонов непросто. Так как свет считается одним из самых быстрых явлений во вселенной, ловить его нужно на невероятно большой скорости. Специалисты Вашингтонского университета разработали камеру, которая обещает новые открытия в области физики. По их словам, это самая быстрая в мире 2D-камера, способная вести съемку со скоростью до 100 миллиардов кадров в секунду. В основе изобретения лежит технология Compressed Ultrafast Photography (CUP) – «Компрессионная ультраскоростная фотография».
Современные камеры способны снимать со скоростью не более 10 миллионов кадров в секунду. Их возможности ограничены недостаточным объемом внутрикристальной памяти и скоростью считывания данных.
Как пишет CNET, новая камера представляет собой массив высокотехнологичных микроскопов и телескопов. После получения исходные данные обрабатываются персональным компьютером, который создает финальное изображение.
Как это работает
Объектив захватывает фотоны, перенаправляя их через трубчатую структуру в крошечный аппарат размером с монету, который содержит около 1 миллиона микрозеркал. Крошечные зеркала кодируют изображение, а затем отражают фотоны на светоделитель, который, в свою очередь, отправляет их в щель фотохронографа. Фотоны преобразуются в электроны, из которых затем формируется двухмерное изображение. Необработанная информация хранится в фоточувствительной полупроводниковой матрице.
Весь процесс занимает 5 наносекунд – одна наносекунда равна одной миллиардной доле секунды.
Основное применение новой камеры ученые видят в биомедицине и астрономии. Ученые говорят, что CUP может помочь в раскрытии преступлений – технология позволяет воспроизводить траекторию полета пули. Еще с ее помощью можно анализировать сверхновые звезды на огромных расстояниях, исчисляемых световыми годами, а также отслеживать и прогнозировать поведение потенциально опасных фрагментов космического мусора.