कैलटेक के एक शोधकर्ता ने एक विधि विकसित की है, जो 1 ट्रिलियन फ्रेम प्रति सेकंड तक की तस्वीरें खींचने में सक्षम है। यह कैमरा पारदर्शी वस्तुओं के अंदर के कामकाज को उजागर करने की क्षमता रखता है, जिसे पहले चित्रित करना असंभव समझा जाता था। (क्रेडिट: Redpixel.pl/Shutterstock.com)

एक साल पहले, एक नए कैमरे ने दुनिया को चकित कर दिया था, जिसने 10 ट्रिलियन फ्रेम प्रति सेकंड की गति से तस्वीरें ली थीं। इस गति ने इसे धीमी गति में रोशनी को देखने की अनुमति दी। लेकिन हालांकि यह कैमरा बेहद तेज था, पर इसकी एक सीमा थी—यदि वह किसी वस्तु को नहीं देख सकता था, तो वह उसे रिकॉर्ड नहीं कर सकता था।

इस चुनौती ने एक नई नवाचार को जन्म दिया। कैलटेक के प्रमुख इंजीनियर लिहोंग वांग ने एक नया कैमरा बनाया, जो तेजी की बजाय पारदर्शिता पर ध्यान केंद्रित करता है। इस नवीनतम मॉडल का विवरण साइंस एडवांसेस में दिया गया है, जो 1 ट्रिलियन तस्वीरें प्रति सेकंड ले सकता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह उन वस्तुओं की तस्वीरें खींच सकता है, जो पहले लगभग देखी नहीं जा सकती थीं—जैसे कांच और पानी जैसी स्पष्ट सामग्री।

इस आविष्कार को फेज-सेंसिटिव कॉम्प्रेस्ड अल्ट्राफास्ट फोटोग्राफी (pCUP) कहा जाता है, जो पारदर्शी पदार्थों में अल्ट्राफास्ट गतिविधियों को कैप्चर करता है। इसमें शॉकवेव्स और संभवतः मस्तिष्क में तेजी से चलने वाले संकेत शामिल हैं। यह एक शताब्दी पुरानी तकनीक को आधुनिक तेजी के साथ जोड़ती है।

पुरानी विधि को फेज-कॉन्ट्रास्ट माइक्रोस्कोपी के नाम से जाना जाता है। इसे डच भौतिकीविद् फ्रीट्स ज़र्निक ने विकसित किया था, जो प्रकाश की गति में बदलाव पर निर्भर करती है। जब प्रकाश किसी कांच जैसे पदार्थ से गुजरता है, तो यह धीमा हो जाता है और फिर जब यह निकलता है, तो यह फिर से तेज हो जाता है। इस समय परिवर्तन से प्रकाश की तरंग में सूक्ष्म बदलाव आता है।

लिहोंग वांग, मेडिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के ब्रेस प्रोफेसर, ने एक नया कैमरा विकसित किया है जो पारदर्शी वस्तुओं पर ध्यान केंद्रित करता है। (क्रेडिट: कैलटेक)

आमतौर पर, ये बदलाव अदृश्य होते हैं। लेकिन सटीक ऑप्टिकल ट्विक के साथ, वैज्ञानिक इन परिवर्तनों को प्रमुखता से प्रस्तुत कर सकते हैं। परिणामस्वरूप, हमें कुछ ऐसा स्पष्ट चित्र मिलता है जो हमारी आंखों से छूट जाता है।

वांग और उनकी टीम ने इस अवधारणा को अल्ट्राफास्ट युग में लाया। “हमने मानक फेज-कॉन्ट्रास्ट माइक्रोस्कोपी को अनुकूलित किया है ताकि यह बहुत तेज़ इमेजिंग प्रदान करे, जिससे हमें पारदर्शी सामग्रियों में अल्ट्राफास्ट घटनाओं को चित्रित करने की अनुमति मिल सके,” उन्होंने कहा।

इस प्रणाली के दिल में एक तकनीक है जिसे लॉसलैस एनकोडिंग कॉम्प्रेस्ड अल्ट्राफास्ट फोटोग्राफी (LLE-CUP) कहा जाता है। यह अधिकांश अल्ट्राफास्ट वीडियो उपकरणों से अलग मार्ग अपनाता है, जो एक ही घटना की बार-बार छाया लेने की आवश्यकता होती है। इसके बजाय, LLE-CUP एक ही शॉट में सब कुछ कैप्चर करता है, जिससे यह उन घटनाओं के लिए आदर्श बन जाता है जिन्हें फिर से प्रदर्शन करना असंभव है—जैसे कांच के माध्यम से गुजरने वाली शॉकवेव या न्यूरॉन के अंदर ऊर्जा का विस्फोट।

यह एकल-शॉट विधि महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अविश्वसनीय तेज गति, जैसे कि प्रकाश के पल्स, को कैप्चर कर सकती है, जिन्हें पारंपरिक कैमरे अपनी धीमी इमेजिंग गति के कारण नहीं देख पाते हैं।

अपनी रिसर्च में, वांग और उनकी टीम ने pCUP की शक्ति को जल में शॉकवेव के प्रसार और एक क्रिस्टल सामग्री के माध्यम से लेजर पल्स के यात्रा को कैप्चर करके प्रदर्शित किया। ये उदाहरण pCUP की क्षमता को दर्शाते हैं कि वे प्रक्रियाओं को चित्रित कर सकते हैं जो अन्यथा अदृश्य हैं।

हालांकि यह अभी भी प्रारंभिक चरणों में है, pCUP विभिन्न वैज्ञानिक क्षेत्रों, जैसे भौतिकी, जीवविज्ञान और रसायन विज्ञान में संभावनाएं रखता है। वांग इसका उपयोग न्यूरोसाइंस में करने की कल्पना करते हैं, खासकर तब जब वे संकेतों के पारित होने के दौरान तंत्रिका फाइबर के थोड़े विस्तार को देख सके।

“यदि हमारे पास तंत्रिका का एक नेटवर्क है, तो शायद हम उनके संचार को वास्तविक समय में देख सकें,” वांग कहते हैं। यह तकनीक एक दहन कक्ष में ज्वाला के मोर्चे के विस्तार को भी चित्रित कर सकती है, क्योंकि तापमान के साथ फेज कंट्रास्ट बदलता है।

कैलटेक के इस नए अल्ट्राफास्ट फोटोग्राफी तकनीक के जरिए, अनुसंधान की दिशा में महत्वपूर्ण कदम उठाए जा रहे हैं, जो विज्ञान की नई खोजों और संभावनाओं का द्वार खोल सकते हैं।