Camera với tốc độ 10 nghìn tỷ FPS, có thể ghi lại chuyển động của phân tử ánh sáng

Như chúng ta đã biết, ánh sáng là vật chất có tốc độ nhanh nhất trong vũ trụ (xấp xỉ 300 nghìn km/s), vượt qua nhiều lần so với tốc độ âm thanh, hay bất kỳ thứ gì khác.

Trước đây, chúng ta chỉ có thể nhìn thấy vào theo dõi chuyển động của ánh sáng, chứ chưa bao giờ nghĩ tới việc chụp lại hình ảnh của nó khi đang chuyển động. Tuy nhiên, công nghệ ngày nay đã đạt được những bước tiến đáng kinh ngạc, khi xuất hiện một dàn thiết bị camera với tốc độ 10 nghìn tỷ khung hình/giây đã có thể thực hiện được điều tưởng như "bất khả thi" này.

Đây là thành tựu nghiên cứu của các nhà khoa học tại Trường Đại học Caltech, Mỹ, và nó hứa hẹn sẽ mở ra những lĩnh vực nghiên cứu mới hoặc khám phá những kiến thức mới về vật lý trong nhiều ngành lĩnh vực khác.

Được biết, hệ thống camera này có thể chụp lại các xung ánh sáng ngay trong thời gian thực, bằng cách kết hợp một "streak camera" với một camera tĩnh thứ hai và phương pháp thu thập dữ liệu sử dụng trong việc chụp X-quang.

Hình ảnh ánh sáng được ghi lại qua hệ thống camera có tốc độ siêu "khủng".

Cấu trúc của hệ thống giúp ghi lại chuyển động của ánh sáng.

Trong đó, "streak camera" là khái niệm từng được đề cập tới trước đây, được cho là có thể ghi lại chuyển động của ánh sáng, nhưng thực chất chỉ là chụp lại từng khoảng di chuyển của ánh sáng, sau đó ghép lại thành một đoạn phim tưởng như liền mạch, nhưng thực ra là không phải như vậy.

"Chúng tôi biết rằng, chỉ bằng việc sử dụng một streak camera ở tốc độ femto giây, chất lượng hình ảnh vẫn rất giới hạn", Lihong Wang, đại diện cho nhóm nghiên cứu cho biết. "Để cải thiện điều này, chúng tôi đã bổ sung thêm một camera khác yêu cầu một hình ảnh tĩnh. Kết hợp với hình ảnh thu được bởi streak camera tốc độ femto giây, chúng ta có thể sử dụng Phép biến đổi Radon (Radon Transformation) để tạo ra được các hình ảnh chất lượng cao trong khi ghi lại 10 nghìn tỷ khung hình mỗi giây."

Chia sẻ với báo chí, Lihong Wang rất tự tin về việc ứng dụng phương pháp này vào các ngành khoa học vật lý và vật liệu. Nhóm nghiên cứu dự định sẽ còn nâng tốc độ của camera lên gấp 100 lần so với hiện nay, ông Wang chia sẻ.