Uma foto rapidinha da luz

Existem coisas rápidas. Ayrton Senna era rápido, SR-71 era rápido e até a velocidade que meu salário cai na minha conta e é devorado pelos boletos imediatamente é rápido. Ah, sim, tem a luz e a caganeira, mas vamos deixar velocidades escatológicas de lado e ficarmos só na luz. Sim, a luz é rápida. Ainda assim, dá para ser captura em foto quando ela se propaga. Dá até pra fazer videozinho, principalmente se você não for o Kylo Ren e parar o feixe.

Foi o que alguns pesquisadores conseguiram fazer, ao criarem uma câmera com o desempenho boçal de ser capaz de tirar 1 trilhão de fotos por segundo. O timelapse ficará show de bola.

O dr. Lihong Wang é professor de Engenharia Médica e Engenharia Elétrica da Caltech. Sua pesquisa é sobre imagens biomédicas, não fotografar luzinha. Claro, se você tem uma máquina capaz de fotografar luzinha, fotografar outras coisas será moleza. O interesse de Wang são tecidos biológicos; o motivo e que até mesmo microscopia tem limites, mas não é por causa disso que não vai se achar um meio de ultrapasasar limites. E que limite seria melhor em tirar fotos capazes de capturar a luz “voando” pelo céu?

(Haja saco. EU SEI!)

O que Wang fez foi combinar diferentes tecnologias. O sistema não apenas é capaz de tirar fotografias de alta velocidade, mas combinado com a microscopia de contraste de fase, seu desempenho acaba sendo um upgrade absurdo.

Você aprendeu no colégio que feixes de luz têm um comprimento de onda e frequência bem definidos num determinado meio. Ao passarem para outro meio com densidade diferente, a velocidade do feixe de luz muda, o que faz com que ele mude de direção também. Parte da energia deste feixe é absorvida e isso é uma constante mediante densidades bem definidas. Você pode estar pensando naquele experimento de colocar um lápis um copo com água e ver que o lápis parece quebrado, mas isso também acontece quando você está observando uma célula, já que ela não tem densidade homogênea, e mesmo que tivesse, a luz tem que passar do ar para dentro dessa célula

No microscópio de contraste de fase, há a conversão das diferenças do índice de refração que não podem ser vistas, em diferenças de intensidade que se tornem visíveis. Ele leva em consideração como a luz está se propagando e como chegou até o interior da célula a ser observada, dando uma ideia mais real do que está sendo observado.

Se você combinar as duas técnicas, o que você obtém e um vislumbre, frame a frame, de como a luz está incidindo no meio. Pense comigo. A velocidade da luz é de 300 mil km/s (é a velocidade no vácuo, mas vamos considerar como sendo no ar). Isso dá 300 milhões de metros por segundo, ou 300 bilhões de milímetros por segundo.

Se o dispositivo de Wang consegue a marca insana de 1 trilhão de frames por segundo, cada frame será capaz de captar cada vez que o feixe de luz “andar” 0,3 mm. Ela será capaz de registrar como é o comportamento da luz caminhando por dentro de substâncias que pensamos ser transparentes.

Não que já não exista sistemas que captem um número colossal de frames por segundo, mas o sistema empregado por Wang e seu pessoal (chamada tecnologia ultra rápida de codificação sem perdas (ou lossless encoding compressed ultrafast technology LLE-CUP) tira uma única foto, capturando todo o movimento que ocorre durante o tempo que a foto leva para ser concluída.

Não, ele não vai BRRRRRRRRRRRRRR tirando várias fotos em seguida. Seria insano pensar nisso, porque as leis da Física ainda são obedecidas e os impulsos elétricos que passam pelo circuito não são mais rápidos que a velocidade da luz.

No artigo publicado no periódico Science Advances, Wang e seus colaboradores demonstram as capacidades do sistema, levando em conta a propagação de uma onda de choque na água e de um pulso de laser viajando através de um pedaço de material cristalino. Os resultados são estes aqui, transformados em GIF com todas as fotos tiradas:

Corre lá que o artigo está aberto para quem quiser ler.

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