Capaz de congelar la luz: así es la cámara de fotos más rápida del mundo (y que no cabe en un bolsillo)

A veces los científicos descubren cosas tan alucinantes que ni ellos mismos las pueden estudiar con las herramientas de las que disponen. Algo así les ocurría a los expertos en láseres avanzados, que habían desarrollado una técnica capaz de lanzar pulsos de láser increíblemente concentrados en periodos muy muy cortos de tiempo (femtosegundos) pero no disponían de una cámara lo suficientemente rápida para grabar sus efectos al impactar contra distintos materiales.

Lo habitual cuando algo así sucede es recurrir al truco de repetir el experimento una y otra vez con la mejor cámara posible (la CUP, que graba a 100.000 millones de fotogramas por segundo, es buen punto de partida) hasta tener grabados suficientes fotogramas como para reconstruir la escena entera.

El problema es que esto solo sirve si los resultados son siempre idénticos o muy parecidos, lo que no suele pasar cuando trabajas con un objeto frágil, como al realizar una inscripción con láser sobre un cristal, que no resiste un segundo disparo. En casos como este, se necesita una sola toma.

¿Y qué hace uno cuando ni la cámara más veloz del mundo basta para ver los resultados de su experimento? Batir un récord. Así, un equipo de investigadores liderado por un profesor del Instituto Tecnológico de California (Caltech) se puso manos a la obra e inventó la que es ahora la cámara más rápida que existe, capaz de congelar el tiempo en un ‘slow motion’ extremo. La han llamado T-CUP, pues graba a unos 10 billones de fotogramas por segundo (diez ‘trillion’ en inglés, de ahí la primera letra; las otras tres son los siglas de ‘Compressed Ultrafast Photography’), cien veces más deprisa que su citada predecesora.

En realidad, para conseguirlo, se utilizan dos cámaras: una ultrarrápida que graba el movimiento (lo que se conoce una ‘streak camera’) y otra que realiza una exposición única de toda la escena. Gracias a la segunda, es posible corregir por ordenador la mala calidad de la primera, que era el principal problema cuando se intentaba grabar a tal velocidad (recordemos que se trata de fetmosegundos, que equivalen a la milbillonésima parte de un segundo).

Esta tecnología de récord abre la puerta a la fabricación de una nueva generación de microscopios que tendrán aplicaciones en ciencia de materiales o en medicina, pues los láseres de femtosegundos son los que se están utilizando, entre otras cosas, en microcirugías tan delicadas como la ocular.

En general, esta cámara permitirá analizar interacciones entre la luz y la materia de un modo nunca visto. Dicho de otro modo, las herramientas de las que disponen los científicos se pondrán a la par de sus avances, lo que les permitirá llevar a cabo experimentos que hasta ahora resultaban imposibles.

De récord en récord

Aunque su predecesora directa es la tecnología CUP, que grababa a 100.000 millones de fotogramas por segundo, la cámara a la que T-CUP ha arrebatado el récord es otra. Desarrollada por investigadores de la Universidad de Lund (Suecia), utilizaba una técnica conocida como FRAME (‘Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures’) para grabar hasta 5 billones de fotogramas por segundo.

Ya era una velocidad suficiente como para captar la luz al vuelo, como en el vídeo de demostración en el que puede apreciarse cómo un pulso de luz recorre una distancia equivalente al grosor de una hoja de papel:

Aunque aquello ya era impresionante y lo que han conseguido con T-CUP lo es aún más, los investigadores de Caltech trabajan ya en lo siguiente. “Ya estamos viendo las posibilidades de incrementar la velocidad hasta a el trillón [‘quadrillion’ en inglés] de fotogramas por segundo”, ha dicho Jinyang Liang, autor principal del estudio publicado en ‘Light: Science & Application’, una revista del grupo Nature. Así que la C-CUP, y con ella un nuevo récord, podría no estar lejos.