Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat esitelleet uutta huippunopeaa "videokamera-järjestelmää", jonka avulla pystytään seuraamaan ja visualisoimaan valon kulkua. MIT-korkeakoulun (Massachusetts Institute of Technology) kehittämän kameran kuvausnopeus on hulppeat puoli biljoonaa kuvaruutua sekunnissa. Otosten yksittäisiä ruutuja katsoessa on siis vangittu aika, joka kattaa sekunnin kaksi biljoonasosaa.
Britannian yleisradioyhtiö BBC kertoo teknologiasivuillaan, että kyseisellä laitteistolla pystytään ottamaan kuvaa noin 40 miljardia kertaa nopeammin, kuin tavallisella televisiokameralla.
Tutkimusryhmän mukaan uutta tekniikkaa voidaan käyttää ultranopeiden tapahtumien tutkimiseen.
Ryhmä kutsuu tekniikkaa femto-kuvaukseksi.
- Maailmankaikkeudessa ei ole mitään sellaista, joka näyttäisi nopealta tälle kameralle, kehuskelee projektiin osallistunut tutkija Andrea Velten.
Yhteen otokseen tarvitaan miljoonia toistoja
Huippunopeassa kamerateknologiassa on hyödynnetty laitteistoa, jota on käytetty valopulssien tutkimiseen. Tekniikalla voidaan kuvataan kerrallaan vain yksittäisiä vaakasuoria linjoja, ja kameran täytyy tehdä lukuisia skannauksia yksittäisen kuvaruudun luomiseksi.
Täydellisten video-otosten ottamiseksi tutkijoiden täytyy tehdä useita toistoja, joten tekniikka soveltuu vain sellaisten tapahtumien kuvaamiseen, jotka voidaan toistaa täsmälleen samalla tavalla useita kertoja. Videoiden tekemisessä on käytetty 13 nanosekunnin välein nopeasti vilkkuvaa lasersädettä valaisemaan tapahtumaa.
Kuvauksissa laser ja kamera synkronoitiin huolellisesti, jotta varmistuttiin, että jokainen tallennettu pulssi oli identtinen.
Kun erilliset skannaukset liitetään yhteen, ne näyttävät siltä kuin video olisi otettu yhdellä otoksella, vaikka todellisuudessa valmiin nanoelokuvan luomiseen on tehty miljoonia skannauksia.
Vaikka kamera onkin nopea, niin tekniikasta johtuen varsinaisen videon koostaminen onkin sangen hidasta: Nimittäin sekunnin murto-osan mittaisen videon tekemiseen kesti kokonaisuudessaan noin tunti. Kameraa onkin vitsailtu nimellä: "maailman hitain nopein kamera".
Aivan eri tekniikka kuin lentävän luodin kuvaamisessa
Valon kuvaamiseen käytetty teknologia on siis aivan erilainen kuin vaikkapa ammutun luodin kuvaamisessa käytetty tekniikka. Tutkijat toteavat, että valo kulkee noin miljoona kertaa nopeammin kuin luoti.
Luodin lento pystytään kuvaamaan nopealla kameralla yhdellä otoksella. Otoksen ottamiseen ei siis tarvita useiden luotien ampumista. Fotonien tarkkailemiseksi sen sijaan täytyy valopulssi (eli niin sanottu valoluoti) ampua miljoonia kertoja kokonaisen videon luomiseksi.
Tällä videolla näkyy vajaan millimetrin mittainen valopulssi, joka kulkee CocaCola pullon läpi noin puolen millimetrin kuvaruutuvauhtia:
Upotettavan Youtube-videon id
Tämä video näyttää valon osumista pöydälle asetettuun tomaattiin:
Upotettavan Youtube-videon id
Valo osuu hedelmään ja teippirullaan:
Upotettavan Youtube-videon id