تمكن العلماء السويسريون من جامعة "لوند" من تصوير حركة الفوتونات باستخدام كاميرا فائقة السرعة قادرة على تصوير 5 بلايين (خمسة آلاف مليار) صورة في الثانية.

ويعود الفضل في الكاميرا السريعة إلى تقنية جديدة تستخدم "صواعق" من أشعة الليزر في تصوير حركة الاشياء فائقة السرعة.

وغني عن القول إن هذه الكاميرا تصور ما تعجز العين البشرية عن تصويره من الأشياء السريعة الحركة، وتتيح تصوير عمليات فيزياوية وبيولوجية ما كان من الممكن تصويرها في السابق.

يقول العلماء انهم استخدموها لتصوير تفاعلات كيمياوية وفيزياوية تعجز الكاميرات الأخرى عن تصويرها.

ويمكن لهذه الكاميرا ان تضع بين أيدي مصوري هوليوود طاقات جمالية جديدة، لأنها قادرة على تصوير حركة الغازات والذرات اثناء الانفجارات والحرائق...إلخ.

يبدو من خلال هذا الانجاز الجديد ان العلم تطور من صناعة الكاميرات التي تصور 100 مليار صورة في الثانية إلى كاميرات تصور 4 بلايين صورة في الثانية، ومن ثم إلى كاميرا تصور 5 بلايين صورة في الثانية، كما هي الحال مع كاميرا "فريم" من جامعة "لوند".

وقال اندرياس اين، من جامعة لوند السويدية، ان فرق الكاميرا الجديدة عن سابقاتها الفائقة السرعة، هو ان الكاميرات السابقة تصور الاشياء في سلسلة متتابعة من الصور المنفردة التي تشكل الفيلم المتحرك، في حين أن الكاميرا الجديدة تلتقط كل هذا العدد الهائل من الصورة مرة واحدة.

كامل الحركة في صورة واحدة

اضاف اين أن الكاميرات الفائقة السرعة تعجز عن تصوير حدث سريع يجري مرة واحدة بسبب طريقة الصور المتعددة المتسلسلة، وغالباً ما تصور الحدث ناقصاً، في حين ان الكاميرا الجديدة من لوند تصور كامل الحدث في صورة واحدة، وتتيح تدقيقها صورة بعد أخرى لاحقاً. فهي بالتالي مناسبة لتصوير الأمور التي تحصل لمرة واحدة.

وتتغلب الكاميرا الجديدة على مشكلة أخرى من مشاكل الكاميرات الفائقة السرعة. إذ من غير المحتمل في الكاميرات السائدة في السوق ان تنطبق الصور مع بعضها100%، بينما نرى ان تصوير الحدث كصورة واحدة مؤلفة من بلايين الصور، يضمن أن تكون كافة هذه الصور متماثلة تماماً.

تصور أحداثاً امدها 0,2 جزء من بليون جزء من الثانية

ونجح أين وزملاؤه في المختبر في استخدام الكاميرا الفائقة السرعة في تصوير أحداث، مثل انفجار أو تفاعل، لايزيد أمده عن0,2 جزء من بليون جزء من الثانية.

وأطلق العلماء على الكاميرا اسم "فريم FRAME" وهو مختصر für Frequency Recognition Algorithmfor Multiple Exposures.

ولا تتطلب الكاميرا اعادة تصوير الحدث المطلوب، لأنها تصوره كوحدة واحدة غير مجزّأة.

وكتب فريق العمل في مجلة "الضوء: العلم والتطبيق"، في عددها الأخير، ان كاميرا "فريم" تعمل بحسب مبدأ استخدام صواعق قصيرة من أشعة الليزر.

تنعكس هذه الصواعق القصيرة عن الجسم الذي يجري تصويره بشكل اشارات ضوئية مختلفة، وتلتقط كاميرا فريم كل هذه الاشارات مرة واحدة. تتولى بعد ذلك وحدة حسابية خاصة فرز وتسجيل الصور بشكل متتابع.

وفي التجارب الأولى، نجح اندرياس اين وزملاؤه في تصوير حركة الفوتونات وهي تخترق مسافة لا تزيد عن سمك ورقة عادية.

وهذه المسافة يحتاج الضوء إلى بيكوثانية واحدة(10 مرفوعة للقوة-12) كي يقطعها، وهذا يقرب إلى التصور سرعة الكاميرا.

ونجحت الكاميرا في تصوير الفوتونات التي تتحرك بسرعة 200 فيمتوثانية. والفيمتو ثانية (Femtosecond) هو عبارة عن مليون مليار (كوادرليون) جزء من الثانية أي( عشرة مرفوعة للقوة -15) والنسبة بين الثانية والفيمتو ثانية كالنسبة بين الثانية و32 مليون سنة.

تصوير عمل الدماغ

وتحدث الياس كريستنسون، من فريق العمل في جامعة لوند، عن إمكانية تصوير حركة الاشياء فائقة السرعة للمرة الاولى.

وقال إن كاميرا "فريم" تتيح تصوير الانفجارات والعمليات الكيميائية، وعملية احتراق الوقود في مكائن السيارات، بل وحتى انشطة أدمغة الحيوانات، وهذا يكشف مدى الاستفادة منها في العلم والطب.

وتولت شركة ألمانية إنتاج النموذج الأول من كاميرا "فريم"، بحسب تقرير اين في مجلة "الضوء: العلم والتطبيق". ويتوقع العلماء السويديون انتاج الكاميرا بكميات كافية للسوق خلال سنتين من الآن.