Cien mil millones de fotogramas por segundo

Este nuevo dispositivo supera en varios órdenes de magnitud la rapidez de cualquiera de las técnicas de imagen ultrarrápidas actuales, que están limitadas a unos diez millones de fotogramas por segundo debido al sistema de almacenamiento en el chip y la velocidad de lectura electrónica.

La Universidad de Washington ha empleado para este experimento, que aparece esta semana en la revista Nature, un sistema llamado CUP, siglas en inglés de Fotografía Ultrarrápida Comprimida. Wang y su equipo han hecho películas de las imágenes que tomaron con láser de cuatro fenómenos físicos: la reflexión del pulso láser, la refracción, la propagación más rápida que la luz de lo que se conoce como no-información y por último, unas carreras de fotones en dos superficies. Las imágenes recogidas resultan entretenidas, inspiradoras y representan la apertura de nuevas perspectivas de la exploración científica.

Un gran salto adelante

"Por primera vez, los humanos podemos ver volar pulsos de luz", dice Wang. "Debido a que esta técnica avanza tanto en la tasa de velocidad de los fotogramas, entramos en una nueva etapa para abrirnos a nuevas visiones. Cada nueva técnica, sobre todo una que supone un gran salto adelante, siempre va seguida de una serie de nuevos descubrimientos, y es nuestra esperanza que el CUP permita nuevos descubrimientos en la ciencia, unos que ni siquiera podemos anticipar todavía".

Esta cámara no se parece a una cámara de fotos tradicional. Más bien, consiste en una serie de dispositivos para trabajar con microscopios y telescopios de alta potencia y que éstos puedan capturar fenómenos dinámicos, naturales y físicos. Una vez que los datos brutos se adquieren, las imágenes reales se construyen en un ordenador personal mediante una tecnología conocida como formación computacional de imágenes.

"Estas cámaras ultrarrápidas tienen el potencial de mejorar enormemente nuestra comprensión de interacciones biológicas muy rápidas, así como de procesos químicos. También nos permitirá construir mejores modelos dinámicos de sistemas complejos", ha dicho Richard Conroy, investigador en Imágenes Biomédicas y Bioingeniería en los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de Estados Unidos.

Millones de microespejos

Lo que hace este sistema CUP es fotografiar un objeto con una lente especial, que captura los fotones del objeto y los transporta a través de una estructura tubular hasta un aparato llamado DMD o dispositivo digital de microespejos, más pequeño que una moneda de diez céntimos pero que alberga un millón de microespejos, cada uno de ellos con una superficie de siete micras cuadradas. Estos espejos codifican la imagen, reflejando los fotones recogidos por la cámara hacia una cámara de barrido. Tras un proceso que en total lleva cinco nanosegundos, los datos son almacenados en un CCD, siglas en inglés de dispositivo de carga acoplada.

Una aplicación inmediata de este sistema es en biomedicina, pero Wang prevé aplicaciones de su invento tanto en astronomía como en medicina forense, donde. En la medicina forense, el sistema CUP podría utilizarse incluso en la reproducción de las vías seguidas por una bala, por lo que podría servir para abrir, una vez más, las teorías de la conspiración del asesinato de Kennedy, mediante un análisis más preciso de la extraña física de la llamada "bala mágica".

En el mundo de la astronomía, la CUP puede ser un cambio de juego, dice Wang, ya que la velocidad de estos fotogramas podría servir para analizar mucho mejor la actividad de, por ejemplo, una supernova a varios años luz de distancia. "Combinando las imágenes de CUP con el Telescopio Hubble, tendríamos por un lado la aguda resolución espacial del Hubble, y por otro, la solución más eficiente y rápida", dice Wang. "Esa combinación está obligada a descubrir nueva ciencia".