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.
Вчера, 21:55
7 минут
Мария Азарова

Исследователи впервые показали присутствие коронавируса в ткани полового члена спустя как минимум полгода с момента заражения. Судя по всему, распространенная у пациентов с Covid-19 дисфункция эндотелиальных клеток может приводить и к развитию импотенции.

Сегодня, 09:00
4 минуты
Сергей Васильев

Очередной интерфейс мозг — компьютер от консорциума BrainGate регистрирует сигналы моторной коры, превращая их в буквы на скорости 16 слов в минуту.

Позавчера, 21:42
8 минут
Мария Азарова

Блокирование рецептора, который помогает сохранять энергию в условиях голода, назвали ключом к более безопасным профилактике и лечению ожирения, вызванного неправильным образом жизни.

Позавчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 21:55
7 минут
Мария Азарова

Исследователи впервые показали присутствие коронавируса в ткани полового члена спустя как минимум полгода с момента заражения. Судя по всему, распространенная у пациентов с Covid-19 дисфункция эндотелиальных клеток может приводить и к развитию импотенции.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

14.01.2021
-
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...
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: