Dimentica le telecamere ad alta velocità che catturano 100.000 immagini al secondo. Un gruppo di ricerca dell'Università di Lund in Svezia ha sviluppato una telecamera in grado di filmare a una velocità equivalente a cinque trilioni di immagini al secondo, o eventi di appena 0,2 trilionesimi di secondo. Questo è più veloce di quanto fosse possibile in precedenza.

La nuova cinepresa super veloce sarà quindi in grado di catturare processi incredibilmente rapidi in chimica, fisica, biologia e biomedicina, che finora non sono stati catturati su pellicola.

Per illustrare la tecnologia, i ricercatori hanno filmato con successo come la luce, un insieme di fotoni, percorre una distanza corrispondente allo spessore di una carta. In realtà, ci vuole solo un picosecondo, ma su pellicola il processo è stato rallentato di un trilione di volte.

Attualmente, le telecamere ad alta velocità catturano le immagini una per una in sequenza. La nuova tecnologia si basa su un algoritmo innovativo, e invece acquisisce diverse immagini codificate in un'unica immagine. Quindi li ordina in una sequenza video in seguito.

In breve, il metodo prevede l'esposizione di ciò che si sta filmando (ad esempio una reazione chimica) alla luce sotto forma di lampi laser in cui a ogni impulso luminoso viene assegnato un codice univoco. L'oggetto riflette i lampi di luce che si fondono nella singola fotografia. Successivamente vengono separati utilizzando una chiave di crittografia.

La cinepresa è inizialmente destinata ad essere utilizzata da ricercatori che vogliono letteralmente ottenere una visione migliore di molti dei processi estremamente rapidi che si verificano in natura. Molti avvengono su una scala di picosecondi e femtosecondi, che è incredibilmente veloce:il numero di femtosecondi in un secondo è significativamente maggiore del numero di secondi nella vita di una persona.

"Questo non si applica a tutti i processi in natura, ma parecchi, Per esempio, esplosioni, lampi di plasma, combustione turbolenta, attività cerebrale negli animali e reazioni chimiche. Ora siamo in grado di filmare processi così brevi", dice Elias Kristensson. "A lungo termine, la tecnologia può essere utilizzata anche dall'industria e da altri".

Per gli stessi ricercatori, però, il più grande vantaggio di questa tecnologia non è che hanno stabilito un nuovo record di velocità, ma che ora sono in grado di filmare come cambiano sostanze specifiche nello stesso processo.

"Oggi, l'unico modo per visualizzare eventi così rapidi è fotografare immagini fisse del processo. Devi quindi tentare di ripetere esperimenti identici per fornire diverse immagini fisse che possono essere successivamente modificate in un filmato. Il problema con questo approccio è che è altamente improbabile che un processo sia identico se si ripete l'esperimento", lui dice.

La maggior parte dei giorni, Elias Kristensson e Andreas Ehn conducono ricerche sulla combustione, un'area che è nota per essere difficile e complicata da studiare. Lo scopo ultimo di questa ricerca di base è realizzare motori per auto di nuova generazione, turbine a gas e caldaie più pulite e più efficienti dal punto di vista dei consumi. La combustione è controllata da una serie di processi ultraveloci a livello molecolare, che ora può essere catturato su pellicola.

Per esempio, i ricercatori studieranno la chimica delle scariche di plasma, la vita degli stati quantistici negli ambienti di combustione e nei tessuti biologici, e come vengono avviate le reazioni chimiche. In autunno, ci sarà più materiale cinematografico disponibile.

Informazioni sulla fotocamera:

I ricercatori chiamano la tecnologia FRAME – Algoritmo di riconoscimento della frequenza per esposizioni multiple.

Una normale fotocamera con flash utilizza la luce normale, ma in questo caso i ricercatori utilizzano lampi di luce "codificati", come forma di crittografia. Ogni volta che un lampo di luce codificato colpisce l'oggetto, ad esempio, una reazione chimica in una fiamma ardente:l'oggetto emette un segnale di immagine (risposta) con la stessa identica codifica. I seguenti lampi luminosi hanno tutti codici diversi, e i segnali dell'immagine vengono catturati in una singola fotografia. Questi segnali di immagine codificati vengono successivamente separati utilizzando una chiave di crittografia sul computer.

Una società tedesca ha già sviluppato un prototipo della tecnologia, il che significa che entro circa due anni più persone saranno in grado di utilizzarlo.