Разработана камера для изучения хаотических систем — Naked Science
14 января
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.
Позавчера, 14:06
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

10 часов назад
Илья Ведмеденко

По словам космонавта Олега Новицкого, на новом российском модуле «Наука» незапланированно включились двигатели.

Вчера, 09:45
Сергей Васильев

В Канаде обнаружили окаменелости, поразительно похожие на скелет морских губок и при этом на миллионы старше Кембрийского взрыва, когда появились современные типы животных.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[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?
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: