156 триллионов кадров в секунду: ученые разработали сверхбыструю камеру

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Мир вокруг нас полон движения, но многое из этого движения происходит слишком быстро, чтобы мы могли его увидеть. Взрыв пузыря, удар молнии, химическая реакция — все это происходит за доли секунды, оставляя нас лишь с последствиями, но не с самим процессом.

Автор: Designer

Однако ученые не сдаются и разрабатывают все более совершенные инструменты, чтобы заглянуть в этот скрытый мир сверхбыстрых явлений. Одним из таких инструментов стала камера SCARF, созданная командой профессора Цзиньян Ляна из Национального института научных исследований (INRS) в Канаде.

SCARF способна снимать со скоростью 156,3 триллиона кадров в секунду — это в миллионы раз быстрее, чем обычная камера! Такая скорость позволяет увидеть то, что раньше было недоступно: например, как электроны «прыгают» между атомами в процессе химической реакции, или как ударная волна распространяется по живой клетке.



Схема экспериментальной установки. (b) Репрезентативные кадры генерации эллиптической диаграммы поглощения, изображенной при скорости 6,5 Тбит/с. (c) Характеристика временного отклика при 6,5 Тбит/с. TESF, функция разброса временных границ [вычисляется путем усреднения временных ходов интенсивности выбранной линии, отмеченной в b]. TRF, функция временного отклика [вычисляется путем взятия производной TESF]. (d) Измеренные скорости в единицах скорости света в вакууме, c, верхнего и нижнего фронтов поглощения (помеченных маркерами) вдоль x и y направления по сравнению с теоретическими прогнозами (показаны пунктирными линиями). (e) Репрезентативные кадры генерации линейной диаграммы поглощения, изображенной при скорости 156,3 Тбит/с. f Характеристика временного отклика при 156,3 Тбит/с. (g) Измеренное расстояние распространения фронта поглощения вдоль −x направление с линейной посадкой. Центр маркера и полоса погрешности в c и f представляют среднее значение и стандартное отклонение соответственно.
Схема экспериментальной установки. (b) Репрезентативные кадры генерации эллиптической диаграммы поглощения, изображенной при скорости 6,5 Тбит/с. (c) Характеристика временного отклика при 6,5 Тбит/с. TESF, функция разброса временных границ [вычисляется путем усреднения временных ходов интенсивности выбранной линии, отмеченной в b]. TRF, функция временного отклика [вычисляется путем взятия производной TESF]. (d) Измеренные скорости в единицах скорости света в вакууме, c, верхнего и нижнего фронтов поглощения (помеченных маркерами) вдоль x и y направления по сравнению с теоретическими прогнозами (показаны пунктирными линиями). (e) Репрезентативные кадры генерации линейной диаграммы поглощения, изображенной при скорости 156,3 Тбит/с. f Характеристика временного отклика при 156,3 Тбит/с. (g) Измеренное расстояние распространения фронта поглощения вдоль −x направление с линейной посадкой. Центр маркера и полоса погрешности в c и f представляют среднее значение и стандартное отклонение соответственно.
Автор: Liu, J., Marquez, M., Lai, Y. et al. Swept coded aperture real-time femtophotography. Nat Commun15, 1589 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-45820-z Источник: www.nature.com
Зачем нам видеть сверхбыстрые процессы?

Понимание сверхбыстрых явлений имеет решающее значение для многих областей науки и техники. Например, в физике SCARF может помочь изучить поведение элементарных частиц, а в химии — понять механизмы химических реакций. В материаловедении сверхбыстрые камеры помогут разработать новые материалы с уникальными свойствами, а в биологии — исследовать процессы, происходящие внутри живых клеток.

Помимо фундаментальных исследований, SCARF имеет и множество практических применений. Например, сверхбыстрые камеры могут быть использованы для разработки новых лекарств и методов лечения, для создания более совершенных лазеров и электроники, а также для улучшения материалов, используемых в различных областях, от строительства до авиации.

Будущее сверхбыстрой визуализации

SCARF — это лишь один из примеров того, как технологии сверхбыстрой визуализации меняют наше представление о мире. С каждым годом камеры становятся все быстрее и точнее, открывая перед учеными новые горизонты.

Можно с уверенностью сказать, что в будущем сверхбыстрые камеры будут играть еще более важную роль в научных исследованиях и технологических разработках.

Благодаря им мы сможем увидеть то, что раньше было невидимым, и получить ответы на вопросы, которые долгое время оставались без ответа.

1 комментарий

B
Когда в iphone поставят такую ??

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Главная проблема зеленой энергетики — это... пузырьки газа: как ученые перехитрили физику электролиза

Производство экологически чистого водорода с помощью электролиза воды — один из базовых процессов современной энергетики. Устройство электролизера принципиально простое: в емкость с...

«ВАЗ-2115: как появилась „пятнашка“ и чем она живёт спустя четверть века»

ВАЗ-2115 появилась в продаже в 1997 году и выпускалась до конца 2012-го. За это время менялись двигатели, оснащение и требования покупателей, но сама машина оставалась узнаваемой. Узкие фары,...

В бирманском янтаре нашли самое длинное перо динозавра. Оно объяснило, почему ящеры с крыльями не могли летать

Способность современных птиц летать напрямую зависит от того, как устроены их перья на микроскопическом уровне. Во время взмаха крыло испытывает сильное сопротивление воздуха, поэтому каждое...

Как один бензовоз перевозит АИ-92, АИ-95 и дизель, не смешивая топливо

Представьте обычную ситуацию на заправке. Подъезжает бензовоз, водитель готовит оборудование для разгрузки, а затем из одной машины пополняют запасы сразу нескольких видов топлива. В одном...

В озёра выпустили креветок, чтобы помочь лососю — в результате лосось исчез, а вместе с ним ушли сотни белоголовых орланов

В начале 1980-х осенью к ручью Макдональд-Крик в национальном парке Глейшер слетались сотни белоголовых орланов. Их привлекала рыба: кокани, пресноводная форма нерки, поднималась сюда на нерест из...

Ugreen Studio Max5s: обзор доступных полноразмерных беспроводных наушников с LDAC и автономностью 112 часов

Ugreen Studio Max5s это обновление популярных наушников Ugreen Max5с, которые уже пару лет являются настоящим бестселлером. В новой версии Max5s поработали над звуком, сделав его более...