Nejrychlejší kamera světa nasnímá 10 bilionů obrázků za sekundu  
Nová kamera z Caltechu téměř zmrazí čas. Snímky seká tak rychle, že je to jenom velice obtížně představitelné. S takovou věcičkou se dají fotit laserové paprsky v letu a další podobné záležitosti.
Nejrychlejší kamera světa. Kredit: INRS.
Nejrychlejší kamera světa. Kredit: INRS.

V dnešní době se stále častěji setkáváme s přístroji, jejichž výkony nejsme schopni zaznamenat svými smysly. A někdy jsou úplně za hranicemi naší představivosti. Takovým přístrojem je i nová ultrarychlá kamera, momentálně nejrychleji snímající kamera světa. Jmenuje se T-CUP a dokáže snímat rychlostí 10 bilionů snímků za sekundu.

 

Optický inženýr Lihong Wang z Caltechu a jeho tým s touhle kamerou doslova zmrazí čas. Pak mohou zaznamenávat extrémně svižné jevy, které by jinak pro nás byly zcela nepostižitelné. S ďábelsky pohotovým T-CUPem je tím pádem možné sledovat interakce mezi světlem a hmotou v nanoměřítku a podobné záležitosti.

 

Lihong Wang. Kredit: Caltech.
Lihong Wang. Kredit: Caltech.

Minulý rok jsme byli svědky, jak titul nerychlejší kamery světa získal švédským tým se svým přístrojem, který nafotí 5 bilionů snímků za sekundu. Nový šampion tedy dvojnásobně předstihuje svého předchůdce. Wang s kolegy použili technologii kompresní ultrarychlé fotografie CUP. Ta využívá femtosekundový laser a zvládá maximálně 100 miliard snímků za sekundu.

 

Zobrazení pulzu femtosekundového laseru v reálném čase. Kredit: Jinyang Liang, Liren Zhu & Lihong V. Wang.
Zobrazení pulzu femtosekundového laseru v reálném čase. Kredit: Jinyang Liang, Liren Zhu & Lihong V. Wang.

Wangův tým využil femtosekundovou zábleskovou kameru (femtosecond streak camera) a zkombinoval ji se statickou kamerou. K získání dat použili metodu Radonovy transformace, která se užívá například ve své inverzní podobě při rekonstrukci snímků z počítačových tomografů, jak v lékařství, tak i v průmyslu. Tak vznikl systém nejrychlejší kamery světa T-CUP.

 

Podle Wanga bylo jejich týmu jasné, že když použijí jenom femtosekundovou zábleskovou kameru, tak kvalita výsledných snímků bude jen omezená. Proto přidali do systému statickou kameru a zpracovali data Radonovou transformací. Tím získali snímky o vysoké kvalitě, při rychlosti snímání 10 bilionů snímků za sekundu.


Když už Wang a spol. rekordně rychlou kameru postavili, tak ji taky vyzkoušeli. Fotili s ní jeden pulz femtosekundového laseru. Pořídili přitom celkem 25 snímků, během úseku dlouhého 400 femtosekund, z nichž je možné vyčíst změny ve tvaru, intenzitě a úhlu sklonu pozorovaného laserového pulzu, v mnohem pomalejším sledu, než kdykoliv dříve.


Podle autorů studie je jejich nová kamera samozřejmě úspěchem sama o sobě. Rozhodně se prý ale nehodlají zastavit na 10 bilionech snímků za sekundu. Jejich cílem je dosáhnout snové 1 biliardy, čili jednoho tisíce bilionů, snímků za sekundu. S takovou kamerou prolomíme ještě hlubší tajemství superrychlých jevů fyziky nebo biologie.

Video:   Lihong Wang: World's fastest camera for ultrafast phenomena provides temporal information

 

Literatura
INRS 11. 10. 2018, Light: Science & Applications 7: 42.

Datum: 13.10.2018
Tisk článku

Československé legie v Rusku a boj za vznik Československa 1914-1918 IV.díl - Fic Victor Miroslav
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 549 Kč
cena: 461 Kč
Československé legie v Rusku a boj za vznik Československa 1914-1918 IV.díl
Fic Victor Miroslav
Související články:

Jak zkoumat nanostruktury DNA v reálném čase?     Autor: Stanislav Mihulka (16.02.2013)
Pozorování vzniku chemické vazby v přímém přenosu     Autor: Stanislav Mihulka (14.02.2015)
Vědci poprvé zaznamenali vznik nanoplazmatu     Autor: Stanislav Mihulka (10.08.2018)



Diskuze:

Úžasná věcička

Pavel Psenak,2018-10-24 14:31:07

S takovou by se snad daly dělat i experimenty zjišťující zda je determinismus skutečně mrtev a nebo nikoliv.

Odpovědět

Asi jsem ut starý,

Jiří Pospíšil,2018-10-19 01:00:37

ale tak nějak si pamatuji, že tisíci bilionů se říkalo trilion. Ani jsem si nevšiml, že se to změnilo na biliardu.

Odpovědět


Re: Asi jsem ut starý,

Pavel Hudecek,2018-10-19 16:36:32

Existují dvě skupiny jazyků s různým použitím těch vyšších názvů:
- Čeština a další, kde se předpona bere tak, že udává kolikrát více nul má dané číslo než milion. Takže bilion má 2x víc, trilion 3x, ... Většina těch jazyků má mezi těmi miliony/biliony/tri... ještě tisíce, takže mají milion, tisíc milionů, bilion, tisíc bilionů, ... Čeština to má zdokonalené, takže mezi -iliony má ještě -iliardy místo těch tisíců: Milion, miliarda, bilion, biliarda, ... Takže máme-li číslo ve tvaru 10^(n*6), tak n přímo odpovídá patřičné předponě a 10^(n*6+3), kde je předpona stejná, ale na konci je přípona -iliarda. Takže třeba septilion má 7x více nul než milion, tedy je 10^42 (což angličtina neumí pojmenovat).
- Angličtina a další, kde se předpona bere jako pořadová a prvky v pořadí jsou po třech nulách: Milion, bilion, trilion, ... takže třeba anglický septilion má o 3*7 více nul než 1000, tedy je 10^24 (což je česky kvadrilion).

Odpovědět

Jsem v koma z obr.3. Má průměr cca 250 um. Kolik pixelů ho zobrazuje (jaké to má rozlišení) a kolik fotonů je nutno pro nejnižší jas pixly světle modrý či naopak temně rudý? Je lambda tajné?

Josef Hrncirik,2018-10-15 16:00:59

Odpovědět

Fulereny na difrakcnej mriezke

Michal Lichvár,2018-10-15 15:04:08

A bude mozne s tym sledovat rozptyl fulerenov na difrakcnej mriezke (dvojstrbinovy experiment)?

Odpovědět


Re: Fulereny na difrakcnej mriezke

Josef Hrncirik,2018-10-15 16:15:03

Fuleren je tak malý, že ho světlo spolehlivě neuvidí.
Nejspíš neuvidí ani štěrbinu pro něj nachystanou.
Navíc oslněný, při cpaní se do štěrbiny ev. přistižený fuleren je nebezpečně nevrlý.

Odpovědět


Re: Re: Fulereny na difrakcnej mriezke

Michal Lichvár,2018-10-16 09:19:08

Do fulerénu je možné vložiť nejaký atóm emitujúci svetlo. Ale odpovedal ste mi, rozlíšenie je malé, takže aj tak by to nemalo význam.

Dal by sa pohyb fulerénu detekovať elektro-magneticky? Teda že v strede fulerénu by bol napr. atóm železa a pri prechode magnetickým poľom by sa dala detekovať zmena magnetického poľa?

Viete o čo mi ide ... zistiť, ako sa tak veľké molekuly ako fulerény môže správať na dvojštrbine kvantovo.

Odpovědět


Re: Re: Re: Fulereny na difrakcnej mriezke

Pavel Hudecek,2018-10-16 11:47:06

Je to už pár let, co jsem v nějakém Aldebaran bulletinu četl o uskutečnění difrakce svazku fulerenů na mřížce. Tak si to zkuste najít.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Fulereny na difrakcnej mriezke

Michal Lichvár,2018-10-17 05:47:06

ja som o to cital tu na Oslovi, mne ide o to, aby sa to podarilo nasnimat. Nemyslim vysledok, priebeh. Chcem vidiet, ako ten fuleren leti a kedy sa rozhodne, ktorou dierkou pojde. Aj ked asi by to porusilo princip neurcitosti.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Fulereny na difrakcnej mriezke

Pavel Hudecek,2018-10-17 15:20:01

To už je vyzkoušeno s elektronama, protonama a pod. A vždycky je výsledek stejný: Každým zjištěním pozice se nelokálnost zruší*, takže sledujete-li co kudy prošlo, interference se nekoná.

*Resp. resetuje. Takže když takovou "okoukanou" částici zas pošlete do další cesty s "rozhodováním" znovu můžete dostat interferenci.

Odpovědět

,2018-10-14 19:58:46

Pánové, nebuďte tak zpátečničtí,
světlo je zvuk, no a co? Netopýři si také svítí hlasivkami, a nemají z toho profesní trauma.

Odpovědět


Re:

Milan Krnic,2018-10-14 21:40:21

Když je pro vás plnění zvuk, tak je krásná melodie moře i svetr, bavlněný, od babičky. :)
Podzim, houby rostou.

Odpovědět


Re: Re:

Milan Krnic,2018-10-14 21:40:58

vlnění, tak ale když se budete u plnění vlnit ...

Odpovědět

Nadsvětelný Třeskoplesk,2018-10-14 13:58:18

Ne, že bych tu o nadsvětelném třesku (ve vakuu) před nějakou dobou psal. Takže oni vytváří relativní nadsvětelný třesk v médiu, které světlo vede rychlostí nižší než ve vakuu. Vau. Další rána pro skeptiky, kteří světlo odmítají vidět jako formu zvuku.

Odpovědět


Re:

Pavel Hudecek,2018-10-14 15:40:09

Můžete nám, méně pozorným, vysvětlit, kde se v článku pod kterým diskutujete, nebo v technologiích na které text odkazuje, vyskytuje něco nadsvětelného?

Odpovědět


Re: Re:

Nadsvětelný Třeskoplesk,2018-10-14 15:42:08

Možná jste to už zjistil i sám. Je to v tom videu.

Odpovědět


Re: Re: Re:

Pavel Hudecek,2018-10-14 15:55:13

Nezjistil. Asi mi budete muset napsat v jakém čase a ocitovat text:-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re:

Nadsvětelný Třeskoplesk,2018-10-14 15:59:03

2:40 "superluminaly"

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re:

Pavel Hudecek,2018-10-14 17:19:49

Stále nic. Budete muset podezřelou část ocitovat celou:-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re:

Nadsvětelný Třeskoplesk,2018-10-14 17:20:53

Když na sebe vezmete risk smazání nadbytečného příspěvku.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re:

Pavel Hudecek,2018-10-14 17:41:03

Možná jste se nechal nachytat na jednu z variací na téma "světýlko běžící po zdi". Když budete např. šmejdit laserovým ukazovátkem po zdi, může světýlko běhat nadsvětelně a není to nic proti ničemu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re:

Milan Krnic,2018-10-14 21:37:49

Japato?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re:

Pavel Hudecek,2018-10-15 21:54:33

Protože to není žádný reálný objekt, jen obrazový vjem. Takže se může pohybovat libovolně rychle.

Mějme dítě s laserovým ukazovátkem, tatínek metr nad ním podrží papír, ono mávne a přes papír projde světýlko rychlostí dejme tomu 1 m/s. Pak tatínek dá papír pryč, dítě znovu stejně mávne a světýlko přejde přes Měsíc vzdálený 384 Mm rychlostí 384 Mm/s, tedy 128 % rychlosti světla. (v praxi při tomto pokusu narazíme na nedostatečný výkon ukazovátka, takže to ani při zatmění nebude okem viditelné, ale princip by měl být jasný)

No a něco podobného je součástí principu té "streak camera": Elektrony nesoucí jednotlivé snímky je mohou nadsvětelnou rychlostí naskládat vedle sebe na fotovrstvu před snímacím čipem. Docela mě překvapilo, že se tyhle hračky dělají už desítky let.

Odpovědět


Re:

Milan Krnic,2018-10-14 16:39:51

To, že obojí lze popsat jako vlnění, je jasné a nevím o skepsi ve vědecké obci.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Dualita_%C4%8D%C3%A1stice_a_vln%C4%9Bn%C3%AD
A ano, opakujeme se.

Odpovědět

Panu bohu do loznice

Ivo Brabec,2018-10-14 05:52:27

Já myslím ze by mělo jít konečně zachytit bleskurychle přesuny pana boha mezi všemi událostmi na světě a zatnout tak tipec všem ateistum. S trochou štěstí by mohli vyfotit i dobrou momentku nejvyššího přímo v letu...

Odpovědět


Re: Panu bohu do loznice

Mintaka Earthian,2018-10-14 11:36:39

"mezi všemi událostmi": Asi to nebude tak snadné. Záznam snímku té kamery je taky událost.
Navíc, od "všemohoucí" entity bych čekal defaultně zapnutý stealth mode. Přeci jen, těch prosebníků, kteří chtějí nové Ferrari je dost i když není spatřena.


A když nad tím budeme bádat dál, asi skončíme u staré nudné "všudypřítomnosti", bez nutnosti přesunů.

Odpovědět


Re: Re: Panu bohu do loznice

Milan Krnic,2018-10-14 12:46:07

Už z podstaty víry.

Odpovědět


Re: Re: Panu bohu do loznice

Josef Hrncirik,2018-10-14 13:40:28

Nekonečný počet čidel, pamětí a centrálních procesorů i energetická ztráta však přestávají být nudné i před horizontem událostí.

Odpovědět


Re: Re: Re: Panu bohu do loznice

Josef Hrncirik,2018-10-14 13:43:48

Musí se cukat kvantově a neurčitě i se svým doplňkem.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Panu bohu do loznice

Pavel Hudecek,2018-10-14 15:42:17

Také hlasuji pro kvantovou nelokálnost. Pokud má tu správnou vlnovou funkci, může být v celém prostoru současně.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Panu bohu do loznice

Milan Krnic,2018-10-14 16:32:20

Jste odporní materialisté. Probuďte se a přistupte k světlu, dokud je čas!

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Panu bohu do loznice

Pavel Hudecek,2018-10-14 17:44:36

Jako se kdysi theologové přeli, kolik se vejde andělů na špičku jehly, mohou dnes hledat "božskou vlnovou funkci":-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Panu bohu do loznice

Josef Hrncirik,2018-10-14 19:18:19

V tomto smyslu je Všemohoucí, pouze se však nemůže projevovat.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Panu bohu do loznice

Milan Krnic,2018-10-14 21:31:34

Svět je kauzální. Nic, co by se vymykalo okolní kauzalitě (představme si třeba nějakou bedýnku, v níž kauzalita vzhledem k okolí vnějšímu neprobíhá), vytvořit nelze. Tedy je Bůh jedině to, co začalo prvotní pohyb. Kteří z těch desítek tisíc odpovídají popisu inšallah neprozradím.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Panu bohu do loznice

Josef Hrncirik,2018-10-15 07:16:07

Pochopitelně s výjimkou případů, nutných ke kanónizaci, kdy je nutno podplatit advokáta diaboli pro MGD. ALLAHU AKBAR!

Odpovědět


Re: Panu bohu do loznice

Marek Fucila,2018-10-15 00:27:44

Ale veď ten kresťanský boh je bohom medzier. Schováva sa medzi zábermi kamery.Čím rýchlejšia, tým menej času mu ostáva. Ale stačí nechať exponovať dosť dlho, a buď již světlo! :-) Pokiaľ sa ale človek netrafí do okna, keď ho práve vidieť visieť na kríži, ostáva ho vnímať len tretím okom. Či to už je o inom bohu? :-)

Odpovědět

Dobrý směr

Mintaka Earthian,2018-10-14 04:06:56

Vypadá to jako přístrojová verze procesu zvaného "všímavost" při meditaci vipassaná.

Skvělý nástroj, který má velký potenciál pomoci v pochopení spousty dějů a 10x ... 100x rychlejší varianta, to bude jízda.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace