Разработана камера для изучения хаотических систем — Naked Science
5 минут
Мария Кривоченко
1

Разработана камера для изучения хаотических систем

3.8

Прибор способен снимать до одного миллиарда кадров в секунду и фиксировать хаотичное движение света в замкнутом пространстве. Авторы проекта считают, что это возродит исследование хаотических систем.

Кадр из видео, снятого на камеру CUP / ©Caltech
Кадр из видео, снятого на камеру CUP / ©Caltech

Хаотические системы, такие как брызги капель или порядок роста ветвей, примечательны тем, что демонстрируют поведение, которое сначала предсказуемо, но со временем становится все более случайным. Из-за роли, которую хаотические системы играют в окружающем мире, ученые стремятся лучше понять их.

Группа ученых из Калифорнийского технологического института в США разработала прибор, который поможет исследовать их. В последнем выпуске журнала Science Advances исследователи описали уникальную сверхбыструю камеру: она записывает видео со скоростью один миллиард кадров в секунду и способна зафиксировать движение лазерного луча в помещении, специально разработанном для создания хаотических отражений.

Камера использует технологию под названием compressed ultrafast photography (CUP). В ранних работах Лихонг Ван, автор исследования, показал, что в 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 снимает все кадры сразу, в отличие от традиционных аппаратов, которые делают один кадр за раз. Благодаря этому аппарат может запечатлеть весь хаотичный путь лазерного луча в помещении за один раз.

Это важно, поскольку в хаотической системе поведение частиц каждый раз уникальное. По словам ученых, если бы камера фиксировала только часть действия, изучить некоторые типы поведения частиц не удалось, ведь они никогда не повторились бы при новых экспериментах.

Это было бы похоже на попытку сфотографировать птицу, но с камерой, которая может запечатлеть только одну часть тела одновременно. При этом на каждом снимке была бы часть тела от птицы нового вида. Вы бы могли попытаться собрать все фотографии в единое изображение, но у птицы на нем были бы клюв вороны, шея аиста, крылья утки, хвост ястреба и ноги цыпленка.

Как отметил Ван, способность его камеры CUP запечатлеть хаотическое движение света может вдохнуть новую жизнь в изучение оптического хаоса, которое имеет прикладное значение в физике, связи и криптографии.

«Раньше у нас не было необходимых инструментов для исследований, — заявил он. — Ученые-практики потеряли интерес к этой области, поскольку не могли проводить эксперименты. И теоретики потеряли интерес, так как не могли подтвердить свои теории экспериментально. Теперь мы продемонстрировали, что существует инструмент, который позволяет проводить исследования систем».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Комментарии

1 Комментарий
Лев Григорьев
6 дней назад
-
0
+
Интереснее всего будет с помощью такой камеры изучать явления дифракции при хаотическом движении... Заодно возможно удастся наглядно понять, как при интерферометрии получается, что один и тот же фотон или электрон попадает одновременно в два приемника, разнесенные на огромные расстояния...
18 января
4 минуты
Ольга Иванова

Ученые выяснили, что религиозность и духовная борьба значительно влияют на экспрессию белков, связанных с сердечно-сосудистыми заболеваниями. По крайней мере, это характерно для уроженцев Южной Азии, проживающих в США.

Позавчера, 15:58
4 минуты
Мария Кривоченко

Оказалось, сейшельские шама-дрозды разделяют заботу о потомстве между старшими сородичами и помощниками. Это сотрудничество укрепляет социальные связи в группе и помогает поддерживать всех ее членов.

Позавчера, 09:00
9 минут
РХТУ им. Д.И. Менделеева

Водород и его соединения, удобные для компактного хранения, получают в основном переработкой природного газа. Очень заманчиво делать это в совместной конверсии природного и углекислого газов, но для этого нужны доступные и эффективные катализаторы. Один из вариантов – это карбид молибдена, каталитическая активность которого в реакциях конверсии углеводородов сопоставима с дорогостоящей платиной. Российские химики из РХТУ имени Д. И. Менделеева предложили новый способ получения этого каталитического материала из доступного прекурсора – молибденовой сини и показали, что разработанные образцы обладают высокой каталитической активностью, то есть обеспечивают быструю и полную конверсию углеводородов.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Россия подняла в небо группу из шести военно-транспортных самолетов Ан-124-100. Такие тренировки позволяют отработать переброску на большие расстояния личного состава воинских подразделений.

18 января
5 минут
Василий Парфенов

В московском аэропорту Жуковский произошло ЧП: за пределы взлетно-посадочной полосы выкатился новейший отечественный авиалайнер МС-21-300. Он проходил испытания, во время которых имитировали прерванный полет из-за отказа одного двигателя.

16 января
9 минут
Василий Парфенов

Специалисты по информационной безопасности нашли пренеприятнейшую особенность ОС Windows 10. Ее штатный драйвер файловой системы NTFS при определенных условиях реагирует крайне деструктивным образом — критически повреждает главную файловую таблицу MFT. Вызвать такое его поведение можно огромным количеством способов: от создания подготовленной веб-страницы до отправки картинок, файлов и документов жертве.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: