Stillbilde fra video som viser en lyspuls på vei mot et speil. Lyspulsen treffer speilet, og fortsetter nedover omtrent som en ball som treffer en hard vegg. Opptaket tar rundt tre sekunder å spille av, men er gjort over et tidsrom på bare 320 picosekunder, altså rundt tre titusendels milliondels sekund. (Fra video av Gao et.al, Nature)
Stillbilde fra video som viser en lyspuls på vei mot et speil. Lyspulsen treffer speilet, og fortsetter nedover omtrent som en ball som treffer en hard vegg. Opptaket tar rundt tre sekunder å spille av, men er gjort over et tidsrom på bare 320 picosekunder, altså rundt tre titusendels milliondels sekund. (Fra video av Gao et.al, Nature)

Nytt superkamera fryser lyset

100 milliarder bilder i sekundet åpner for vitenskapelige gjennombrudd, og kanskje sannheten om skuddet som drepte Kennedy.

Publisert

Begrepet langsom kino får en ny dimensjon med kameraet som er utviklet av amerikanske forskere. Skulle du spille av ett sekunds opptak med denne hastigheten, bør du ha tålmodighet og helse av stål. Sekundet ville bli strukket ut til 127 år.

Så sakte går opptakene at det er mulig å se hvordan lyset beveger seg – med lysets hastighet – mot et speil, og så bli reflektert ut igjen.

Serie av stillbilder fra video som viser en lyspuls som blir reflektert fra et speil, fotografert med 100 milliarder bilder i sekundet. Fra første til siste bilde har det gått omtrent 0,1 milliarddels sekund. (Fra video av Gao et.al, Nature) (Foto: (Fra video av Gao et.al, Nature))
Serie av stillbilder fra video som viser en lyspuls som blir reflektert fra et speil, fotografert med 100 milliarder bilder i sekundet. Fra første til siste bilde har det gått omtrent 0,1 milliarddels sekund. (Fra video av Gao et.al, Nature) (Foto: (Fra video av Gao et.al, Nature))

Supernovaer og usynlighetskapper

Med slike opptakshastigheter er det håp om nye vitenskapelige oppdagelser, slike vi ennå ikke kan forutsi, mener lederen av forskerteamet, Lihong Wang fra Washington University i St. Louis, i en nyhetsmelding fra universitetet.

Han ser for seg at det lynraske kameraet kan monteres på et romteleskop for å følge bevegelsene i en eksploderende stjerne, en supernova.

Kameraet kan også kartlegge hvordan lyset beveger seg rundt materialer som avbøyer lyset. På denne måten kan nye og bedre materialer for optisk kamuflasje utvikles, slike materialer som populært kalles usynlighetskapper.

Prinsippskisse av det ultraraske kameraet som kan ta 100 milliarder bilder i sekundet. Motivet øverst til venstre går først gjennom en vanlig kameralinse, og blir fokusert via enda en linse på en flate av mange ørsmå speil (DMD - Digital Mirror Device). Speilene vris på en tilfeldig måte. Dette er en del av den spesielle framgangsmåten for å spre lyset fra en linje til en flate. Refleksene fra speilene reflekteres tilbake via et speilprisme (Beam Splitter) og inn i et kamera der lyset sveipes ut i loddrett retning ut fra til hvilken tid det kom fram. Slik spres tiden ut til forskjellige deler av bildebrikken, mens avansert databehandling gjenskaper hele motivet, slik at ikke bare en linje vises. (Foto: (Figur: Lihong Wang, PhD/Nature))
Prinsippskisse av det ultraraske kameraet som kan ta 100 milliarder bilder i sekundet. Motivet øverst til venstre går først gjennom en vanlig kameralinse, og blir fokusert via enda en linse på en flate av mange ørsmå speil (DMD - Digital Mirror Device). Speilene vris på en tilfeldig måte. Dette er en del av den spesielle framgangsmåten for å spre lyset fra en linje til en flate. Refleksene fra speilene reflekteres tilbake via et speilprisme (Beam Splitter) og inn i et kamera der lyset sveipes ut i loddrett retning ut fra til hvilken tid det kom fram. Slik spres tiden ut til forskjellige deler av bildebrikken, mens avansert databehandling gjenskaper hele motivet, slik at ikke bare en linje vises. (Foto: (Figur: Lihong Wang, PhD/Nature))

Foreslår å løse Kennedy-gåten

Kameraet kan også bli nyttig for etterforskere som skal beregne banen til en geværkule ut fra hvordan den traff. En slik metode kunne også brukes for å rydde opp i konspirasjonsteoriene rundt skuddet som felte president John Kennedy i november 1963, foreslår nyhetsmeldingen.

Et tredje og viktig bruksområde er å studere de ørsmå, lynraske glimtene av fluorescerende stoffer i levende celler. Slike studier kan gi ny innsikt i cellene.

Sprer tiden ut i rommet

Tidligere kameraer av denne typen har brukt roterende speil eller raskt blinkede lys for å gjøre opptak med mange bilder i sekundet. De raskeste har «bare» klart rundt en million bilder i sekundet.

Det nye superkameraet er ikke et tradisjonelt kamera. I stedet sveiper det en lysstråle lynraskt over motivet. Lysstrålen fanger opp forskjellige deler av motivet til forskjellig tid, og disse tidsforskjellene blir spredt ut over bildebrikken.

Fram til nå har denne metoden bare klart å gjøre opptak av en bildelinje, altså bare et smalt utsnitt av motivet. Forskerne ved University of St. Louis har nå for første gang klart å brette linja ut til en flate, slik at hele motivet kommer med i bildet.

Referanse:

Liang Gao et. al: Single-shot compressed ultrafast photography at one hundred billion frames per second, Nature 4. desember 2014, vol 516, doi:10.1038/nature14005