Con 10 billones de fps esta cámara es capaz de capturar la luz a cámara lenta

La cámara lenta más potente en un smartphone pertenece a Sony con sus 960 fps. Esta cifra nos puede parecer una locura, pero se queda en nada cuando la comparamos con la nueva cámara desarrollada por Caltech: 10.000.000.000.000 de fotogramas por segundo. De hecho, es tan potente que puede capturar el movimiento de lo más rápido del universo, un rayo de luz.

Esta nueva cámara ha destrozado el anterior récord de fotografía ultrarápida, que se encontraba en los 5 billones de fps. Con este nuevo sistema se dobla la cifra hasta los 10 billones de fps. Pero sus desarrolladores esperan alcanzar los 100 billones de fps gracias a que es un sistema escalable.

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Lo más rápido del universo, a cámara lenta

La cámara es bastante aparatosa, ocupa una habitación entera de hecho. Y no es una cámara como tal, sino un conjunto de varias cámaras gestionadas y sincronizadas por algoritmos de fotografía computacional. Concretamente el sistema se compone de una cámara de fotografía comprimida ultrarápida (que consigue 100.000 millones de fotogramas por segundo) y una cámara estática (que es la que le permite alcanzar los 10 billones). Los datos de ambas cámaras son procesados por un algoritmo para reconstruir la imagen a velocidad superlenta.

El esquema de la cámara T-CUP formado por una cámara CUP, una estática y el tubo donde se emite la luz del rayo láser.

Con cámaras tan rápidas no tiene sentido hablar de fotogramas por segundo, por lo que se utiliza una escala más pequeña aún, los femtosegundos. Un femtosegundo es la milbillonésima parte de un segundo. Pero capturar femtosegundos no es la única dificultad para esta nueva cámara, una vez los obtiene debe poder almacenarlos. Actualmente no hay matriz de almacenamiento lo suficientemente veloz como para escribir 10 billones de veces por segundo los datos obtenidos. Es por eso que esta nueva cámara de momento sólo funciona durante 25 fotogramas seguidos.

En las pruebas realizadas se ha conseguido capturar la luz de un láser, permitiendo observar cómo interactua el fotón al impactar contra la materia. Como se puede observar, parte de la traviesa el material mientras que un fragmento de ella rebota y se pierde.

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Así se ve un rayo de luz impactando contra un elemento.

Para qué necesitamos grabar algo a 10 billones de fps

Además de lo divertido que pueda resultar grabar objetos y partículas a velocidades tan lentas, esta cámara también tiene una utilidad para la ciencia. Analizar fenómenos a escala nanométrica es esencial para entender algunas de las interacciones de la física actual. Por ejemplo, cómo reaccionan las partículas en contacto con diferentes elementos.

El sistema completo de la cámara superlenta.

Entender cómo se mueve la luz es fundamental para muchos campos como el de la física, la ingeniería y la medicina. Dependen en gran medida del comportamiento de la luz a escalas tan pequeñas. Hasta ahora para conseguir medir la luz se utilizaban técnicas que aprovechaban el cambio de energía para intuir su movimiento. Una cámara del calibre de esta permite obtener información más certera y directa.

Vía | Nature