علماء يطورون كاميرا تلتقط مائة مليار صورة في الثانية
يعتبر الضوء أسرع شيء تم تسجيله في الكون حتى الآن، والتقاط صورٍ لفوتونات (جزيئات) هذا الضوء يتطلب سرعات عالية بشكل خارق، وقد تمكن فريق من الباحثين في جامعة واشنطن في سان لويس بولاية ميسوري الأميركية من تطوير كاميرا يمكنها التقاط نحو مائة مليار إطار في الثانية.
وتستند طريقة عمل هذه الكاميرا إلى فكرة التصوير السريع الموجودة بالفعل، والتي تعتمد على استخدام جزيئات ضوئية (فوتونات) في ضرب إلكترونات منبعثة من قطب كهربائي في مجال كهربائي. وتنحرف الإلكترونات الحرة بشكل مختلف وتصل إلى كاشف ضوئي بعد الانتقال من مكانها.
وتعتبر هذه الكاميرا أسرع أداة تصوير يتم ابتكارها حتى الآن، حيث إن كاميرات "الاستقبال-فقط" الحالية تصور بمعدل عشرة ملايين إطار (صورة) في الثانية، وهي محدودة بالتخزين على الرقاقة وبسرعة القراءة الإلكترونية.
ولا تشبه الكاميرا الجديدة الكاميرات الأخرى مثل كانون أو كوداك وإنما هي سلسلة من الأجهزة المصممة للعمل مع المجاهر (مايكروسكوب) والمناظير المقربة (تيليسكوب) لالتقاط الظواهر الطبيعية الديناميكية والفيزيائية.
وبحسب الدراسة -التي نشرت أمس الخميس في مجلة "نيتشر" البريطانية- فإن هذه الكاميرا الشديدة السرعة قادرة على رصد أحداث بالغة القصر ومتباينة الحجم بدءا من العمليات داخل الخلية وانتهاء بانفجارات النجوم.
ولا تسمح هذه الكاميرا سوى بالتقاط صور ذات بعد واحد وهو بعد الزمان، رغم أن درجة نقائها في التقاط هذه الصور أحادية الأبعاد تبلغ واحدا من الألف من تريليون ثانية, ولكي يتمكن الباحثون من تصوير المكان بشكل ثنائي الأبعاد يقومون بضغط البيانات قبل أن يتم تسجيلها وإلا لما استطاعت أكثر الوسائط تقدما في العالم التعامل مع هذا السيل الهائل من البيانات.
وباستخدام تقنية تدعى "التصوير المضغوط فائق السرعة" (سي يو بي) تم تطويرها في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية الأميركية تمكن علماء الهندسة الطبية الحيوية بإشراف ليونغ وانغ من تكوين مشهد من الصور لأربعة ظواهر فيزيائية هي: انعكاس نبضة ليزر، والانكسار والانتشار، وتسارع الفوتون.
وتستخدم تقنية "سي يو بي" عدسة خاصة تقوم بتوجيه الجزيئات الضوئية عبر أنبوب بشكل ما وتحويلها إلى ما يعرف بجهاز الميكروميتر الرقمي "دي إم دي" المزود بدوره بنحو مليون مرآة متناهية الصغر تستخدم في تشفير الصورة قبل توصيل الفوتونات (الجزيئات الضوئية) للكاميرا التسلسلية. ثم يقوم حاسوب بتكوين الصورة الحقيقية من البيانات المضغوطة اعتمادا على لوغاريتمات خاصة بشكل يشبه طريقة عمل الرنين المغناطيسي.
ويقول الباحثون إن تقنية التصوير التي تعتمد عليها هذه الكاميرا لا تستخدم مصدراً ضوئياً خاصاً بها وهو ما يجعلها قادرة فقط على تصوير أشعة ضوئية أو مادة محفزة ضوئيا. ومع ذلك فإن الباحثين ينتظرون من هذه الكاميرا أن تنجز الكثير.
وعن هذا الإنجاز يقول وانغ إنه لأول مرة سيتمكن البشر من رؤية نبضات الضوء على الفور، مضيفا أننا الآن "ندخل عصرا جديدا لفتح آفاق جديدة"، وأن كل نقلة نوعية إلى الأمام يتبعها عدد من الاكتشافات، معبرا عن أمله أن تساهم تقنية "سي يو بي" باكتشافات جديدة في العلوم، "اكتشافات لا يمكننا حتى توقعها بعد".