La cámara más rápida del mundo puede captar el caos

Empieza la fiesta de fin de curso de tu sobrina. Los niños salen a bailar una canción del verano que ni siquiera te suena. Dejas a un lado esa sensación de haber envejecido de golpe y te centras en hacer una buena foto del espectáculo. Crees que has tomado algunas que valen la pena; pero, cuando lo compruebas, descubres que todas están movidas. La velocidad de obturación de tu cámara es demasiado baja. Es una realidad que para captar imágenes en movimiento lo ideal es una cámara de obturación rápida. Para un festival infantil bastaría con una buena cámara de las que podemos encontrar en el mercado. No obstante, el año pasado un equipo internacional de científicos logró desarrollar una cámara tan rápida que era capaz de capturar el caos.

Al escuchar este término los fans de Parque Jurásico no podemos evitar pensar en Ian Malcolm y su predicción de que en las instalaciones había “un accidente esperando a suceder”. La teoría del caos dice, a grandes rasgos, que un cambio pequeño puede desatar modificaciones mucho más grandes e impredecibles en un sistema. Esto es todavía más extremo a nivel atómico. 

En ese caso, el término caos se utiliza para hacer referencia al trastorno dinámico. Muy someramente, este es el fenómeno por el que una pequeña vibración o calentamiento provoca que los átomos se muevan de una forma determinada en un cierto periodo. Es algo difícil de comprender, y aún más de predecir. Por eso, el hecho de captarlo en algo similar a los fotogramas fue un gran avance. Pero veamos cómo funciona la cámara más rápida del mundo. 

La cámara más rápida del mundo pulveriza a las que se encuentran en el mercado

Las cámaras digitales más rápidas que podemos encontrar actualmente en el mercado abren y cierran su obturador aproximadamente en 4 milésimas de segundo. Esta es una especie de cortinita que se encuentra delante del sensor y capta la luz del exterior justo en el momento de tomar la imagen. Si la apertura se produce más despacio, dicho muy grosso modo, llega la luz de varias imágenes distintas, por lo que el resultado se ve borroso. Como en la fiesta de fin de curso. En cambio, si se abre y se cierra muy rápido, capta solo un instante.

En el caso del movimiento caótico de las partículas no basta con una cámara normal. Se necesita algo muchísimo más rápido.

Estos científicos probaron a utilizar neutrones, capaces de medir la posición de los átomos, en lugar de las técnicas de fotografía convencionales. La forma en que los neutrones golpean y pasan a través de un material se puede rastrear para obtener información de los átomos circundantes, con cambios en los niveles de energía equivalentes a los ajustes de la velocidad de obturación.

Gracias a dicho mecanismo, se consiguió una cámara tan rápida que podía abrir y cerrar su obturador en una trillonésima de segundo. 250 millones de veces más rápido que las mejores cámaras del mercado.

¿Para qué sirve?

Para comprobar la eficacia de esta cámara rápida, los investigadores probaron a captar el movimiento de los átomos en un material llamado telururo de germanio. Este tiene propiedades muy concretas que permiten convertir el calor residual en electricidad, o la electricidad en refrigeración.

A pesar del conocimiento de estas propiedades, el movimiento interno de sus átomos que las facilita es totalmente desconocido. Eso impide aprovecharlas al máximo, por lo que era un buen objetivo con el que probar esta cámara rápida.

Pensaron que podría ayudar a entenderlo mejor, y así fue. Vieron que a la mayoría de temperaturas se mantenía con la estructura de un cristal. Sin embargo, a temperaturas muy altas mostró un desorden más dinámico, donde los átomos intercambiaron movimiento en energía térmica siguiendo un gradiente que coincide con la dirección de la polarización eléctrica espontánea del material.