Этот прибор может захватывать до миллиарда кадров в секунду и регистрировать беспорядочные движения света в ограниченном пространстве. Разработчики полагают, что это позволит возобновить изучение хаотических систем.
Хаотические системы, например брызги капель или порядок роста веток, проявляют поведение, сначала предсказуемое, но со временем всё более случайное. Из-за влияния хаотических систем на окружающий мир учёные стараются глубже их понять.
Ученые из Калифорнийского технологического института создали прибор для исследования себя. последнем выпуске журналаScience Advances Учёные разработали чрезвычайно быструю камеру, снимающую видео со скоростью одного миллиарда кадров в секунду. Такая камера может уловить даже самые быстрые движения. лазерного лучаВ комнате, спроектированной для создания хаотичных отражений.
Камера использует технологию под названием compressed ultrafast photography (CUP)В ранних работах Лихонг Ван, автора исследования, было показано, что по теории приборы, построенные по этой технологии, могут записывать видео со скоростью до 70 триллионов кадров в секунду. Согласно выводам ученого, это позволяет фиксировать движение фотонов.
Кроме того, камера CUP Эта камера записывает все кадры одновременно, в отличие от обычных камер, которые снимают по одному кадру. Из-за этого камера может зафиксировать весь хаотичный путь лазерного луча в комнате одним снимком.
Важно, потому что в хаотичной системе каждое поведение частиц неповторимо. Ученые утверждают, что если бы камера регистрировала лишь часть действий, то изучить некоторые типы поведения частиц было бы невозможно, ведь они никогда не повторялись бы при повторных экспериментах.
Представьте попытку сфотографировать птицу камерой, фиксирующей лишь один участок тела за раз. На каждом снимке — фрагмент неизвестной птицы. Собирая снимки в единое изображение, вы бы получили фантастическую птицу: клюв вороны, шею аиста, крылья утки, хвост ястреба и ноги цыпленка.
Как отметил Ван, способность его камеры CUP запечатлеть хаотическое движение светаМожет вдохнуть новую жизнь в изучение оптического хаоса, имеющего прикладное значение в физике, связи и криптографии.
«До этого у нас отсутствовали необходимые инструменты для исследований, — сказал он. — Практикующие учёные утратили к этой области интерес из-за невозможности проведения экспериментов. А теоретики потеряли интерес вследствие не возможности экспериментально подтвердить свои теории. Сейчас мы продемонстрировали существование инструмента, который позволяет проводить исследования систем».