Полет фотонов засняли в реальном времени

Элементарные частицы перемещаются в пространстве со скоростью света. Для того чтобы их запечатлеть, требуется продвинутая техника — международная группа исследователей как раз собрала подходящее устройство. Новую разработку называют самой быстрой ультрафиолетовой камерой в мире, она способна фиксировать самые быстрые события, которые длятся не больше пикосекунды (10<sup>−12</sup> секунды). Этого достаточно, чтобы посмотреть на фотоны в реальном времени, пишет New Atlas.

Камера UV-CUP (compressed ultrafast photography, сжатая сверхбыстрая фотография) стала результатом работы Национального научно-исследовательского института Канады (INRS). CUP — новая технология визуализации, которая используется для захвата сверхбыстрых событий со скоростью до триллионов кадров в секунду. До сих пор она была ограничена видимым спектром света и ближним инфракрасным диапазоном.

«Многие явления, которые происходят в очень коротких временных масштабах, также имеют место в очень маленьких пространственных масштабах, — отметил руководитель исследования Цзиньян Лян. — Чтобы увидеть их, нужно уловить более короткие волны. Использование ультрафиолетового или рентгеновского диапазонов — отличный шаг в этом направлении».

Сначала команде пришлось разработать специальный фотокатод и интегрировать его в так называемую полосовую камеру — устройство для измерения сверхбыстрых оптических явлений. Команде также необходимо было разработать новый алгоритм для извлечения данных и построения из них изображения.

По словам Ляна, итоговый снимок UV-CUP абсолютно не похож на снимок обычной камеры. После получения данных о сверхкоротком событии устройство передает «запись» специальному алгоритму реконструкции, который и создает снимки летящего фотона.

А вот еще один вид, показывающий два фемтосекундных УФ-импульса, попадающих на камеру в разное время.

Эти УФ-импульсы, удалось заснять с помощью компактного устройства со скоростью обработки изображений 0,5 триллиона кадров в секунду. Авторы проекта надеются улучшить технологию, исследуя альтернативные материалы для фотокатода, эффективность которого в настоящее время ограничена. Еще одна цель — повышение скорости работы алгоритма и построения изображений с помощью ИИ. Текущая версия UV-CUP будет использоваться учеными для наблюдения за различными физическими явлениями.