La nueva 'cámara ultralenta' que convierte un segundo en 32 millones de años

Investigadores del Instituto Nacional de Investigación Científica francés (INRS) acaban de desarrollar la cámara más rápida del mundo, un aparato capaz de capturar sucesos ultrarápidos que ocurren a escalas de femtosegundos, es decir, a cuatrillonésimas de segundo. Ahí va una referencia para aterrizar este monstruoso número en la cabeza: caben tantos femtosegundos en un segundo como segundos caben en 32 millones de años.

Las cámaras ultrarápidas permiten capturar imágenes perfectamente nítidas de objetos que se mueven a gran velocidad. La publicidad y el cine usan algunos modelos que pueden alcanzar los 2.000 fotogramas por segundo (fps) para conseguir impresionantes imágenes a cámara lenta que hacen que hasta ver cómo alguien se echa leche en un vaso sea interesante.

TE PUEDE INTERESAR

La búsqueda en el sistema solar de un objeto interestelar de otra civilización en 2025

Avi Loeb

Sin embargo, para los científicos, esos 2.000 fps se quedan muy cortos. Ellos necesitan ver con precisión cómo ocurren fenómenos a velocidades de femtosegundos, como los efectos de las ondas de choque en células vivas o en la materia que serían imperceptibles con las cámaras más veloces de Hollywood. La cámara creada por el equipo del instituto de investigación francés puede capturar 156 billones de imágenes por segundo y sus creadores aseguran que con ella se pueden ver los fenómenos ultrarápidos con una “precisión asombrosa”.

Cómo funciona

La cámara lleva por nombre SCARF y ha sido presentada en un reciente artículo publicado por la revista Nature Communications. El sistema se basa en una la tecnología que el mismo equipo desarrolló en 2014 y que llamaron fotografía ultrarrápida comprimida (CUP, por sus siglas en inglés).

El sistema funciona disparando un pulso ultracorto de luz láser que atraviesa lo que se quiera fotografías, ya sea un objeto o un suceso físico. A continuación, este pulso de luz pasa por una serie de componentes que lo enfocan, reflejan, difractan y codifican hasta que finalmente llega al sensor de una cámara, que lo convierte en datos que puede manejar un ordenador para formar la imagen.

El equipo asegura que hasta ahora, los sistemas de cámaras ultrarrápidas capturaban fotogramas uno a uno de forma secuencial y en mediciones rápidas y repetidas. Luego lo unían todo para crear una película que reconstruía el movimiento observado. Pero esto daba problemas.

"Muchos sistemas basados en la fotografía ultrarrápida comprimida tienen que hacer frente a una calidad de datos degradada y tienen que sacrificar la profundidad de secuencia del campo de visión”, asegura Miguel Márquez, investigador postdoctoral en el INRS y uno de los autores del estudio.

Superando los límites de la imagen

Los investigadores aseguran que su sistema supera estos problemas. Puede obtener imágenes en una sola toma a grandes velocidades y escalas espaciales. Esto le permite capturar “fenómenos como la ablación por láser de femtosegundo, la interacción de ondas de choque con células vivas y el caos óptico no pueden estudiarse de otro modo", explica Jinyang Liang, líder de la investigación.

El equipo asegura que el sistema solo funciona para la captura de fenómenos únicos que son ultrarrápidos, no repetibles o difíciles de reproducir, como la absorción transitoria en un semiconductor y la desmagnetización ultrarrápida de una aleación metálica.

Imágenes así, explican, podrían servir para avanzar en campos como la física moderna, la biología, la química, la ciencia de los materiales y la ingeniería.