Група вчених з Лундського університету в Швеції створила камеру, яка здатна робити знімки зі швидкістю еквівалентною п'яти трильйонам зображень на секунду. Це дозволить відобразити події тривалістю близько 0,2 трильйонних частки секунди - наприклад, хімічні реакції або рух світла на короткому відрізку шляху. Роботу дослідників прийнято до публікації в журналі (pdf).
Можливість зняти події, які займають мільйонні частки секунди, відіграє важливу роль для розуміння фізичних, хімічних і біологічних процесів. Завдяки швидкісній зйомці можна вивчати динаміку взаємодії між зарядженими частинками, фотосинтез і перехідні стани в хімічних реакціях. Як правило, дослідники використовують камери, які послідовно фіксують кадри один за одним, після чого склеюють отримані зображення в короткий фільм. Однак такий метод можна застосувати лише для відтворюваних процесів.
Автори нової роботи створили камеру, яка дозволяє робити пряму відеозйомку події. Її робота заснована на принципі фемто-фотографії: об'єкт «опромінюється» ультракороткими спалахами лазерного випромінювання, після чого сенсори камери вловлюють відбите світло. Кожен світловий імпульс має свій унікальний «код» завдяки тому, що він проходить через кілька поляризаторів, які пропускають електромагнітні хвилі тільки певної орієнтації. Всього в одному записаному кадрі міститься чотири зображення, які послідовно витягуються за допомогою спеціального алгоритму. Це дозволяє отримати знімки з хорошою тимчасовою роздільною здатністю.
Роботу нового пристрою перевірили тестом «light-in-flight». На відео нижче показано, що дослідникам вдалося візуалізувати, як світловий спалах проходить шлях, довжина якого еквівалентна товщині паперового листа. В реальності це займає всього пікосекунду (одну трильйонну частку секунди), проте у відео процес уповільнено в трильйон разів:
"Ця техніка застосовна не до всіх природних процесів, однак вона підходить для вивчення деяких, наприклад вибухів, викидів плазми, турбулентного горіння, активності головного мозку тварин і хімічних реакцій. Тепер ми можемо знімати такі ультракороткі події. У перспективі технологія може бути використана в промисловості ", - коментує один з авторів роботи.
Дослідники створили робочий прототип нового пристрою у співпраці з приватною німецькою компанією. На їхню думку, щоб пристрій став доступним і іншим дослідникам, знадобиться ще пару років.
У 2014 році вчені створили камеру, яка була здатна робити знімки зі швидкістю, еквівалентною 4,4 трильйона кадрів на секунду при роздільній здатності 450 x 450 пікселів. У січні поточного року дослідники відобразили світлову «ударну хвилю», використовуючи прилад, який знімає до 100 мільярдів кадрів на секунду. Найкоротший проміжок часу, зафіксований на сьогоднішній день, - 850 зептосекунд. Такий тимчасовий дозвіл знадобився для дослідження відриву електрону від атома гелію.