סיקור מקיף

חוקרי הטכניון ומכון ויצמן: אטומים חמים יכולים להקפיא תמונות

תמונות שנישאות על קרני אור ומתקדמות במהירות האור מאבדות את חדותן אחרי מרחק קצר – תופעה המכונה שבירה (דיפרקציה). חוקרי הטכניון ומכון וויצמן מצאו שיטה לבטל תופעה זו בתווך מיוחד של אטומים חמים

הסבר תהליך הקפאת תמונה
הסבר תהליך הקפאת תמונה

חוקרי הטכניון ומכון ויצמן מצאו שיטה לבטל את תופעת הדיפרקציה (שבירה) הגורמת לתמונות שנישאות על קרני אור ומתקדמות במהירות האור – לאבד את חדותן. עבודתם פורסמה באחרונה בכתב העת המדעי Physical Review Letters.

"אנו נמצאים בעיצומה של מהפיכת המידע, ומאמץ רב מושקע בשיפור טכנולוגיות לעיבוד, שידור ושמירת מידע", מסבירים החוקרים. "אחד מתחומי המחקר המרתקים הוא עיבוד אופטי של מידע, בו מנסים החוקרים לפתח מערכות הנדסיות ופיסיקאליות אשר מעבדות מידע אופטי מבלי להמירו למידע אלקטרוני-דיגיטאלי. מערכות אלו צפויות להאיץ באופן דרמטי את תהליכי עיבוד המידע. בפרט, קיים עניין רב בשידור ובעיבוד אופטי של תמונות.

אחד הקשיים ביישום מערכות אופטיות לעיבוד תמונות הוא הטשטוש הנגרם לתמונות במהלך תנועתן בחלל הפתוח, עקב תופעת השבירה (דיפראקציה). הטשטוש מהיר יותר ככל שבתמונה אגור מידע רב יותר והרזולוציה שלה גבוהה יותר. במערכות ראייה, כגון מצלמות או עיניים, משתמשים בעדשות כדי לשחזר את התמונה המקורית, אך שחזור זה תלוי באיכות ובגודל העדשה ואינו ניתן למימוש במקרים רבים".

בעבודה שפורסמה באחרונה, מציגים חוקרי הטכניון הדוקטורנט עופר פירסטנברג, ד"ר משה שוקר ופרופסור עמירם רון ופרופסור ניר דודסון ממכון ויצמן – תווך אטומי מיוחד, שבו מתבטלת לחלוטין השבירה האופטית. התווך, המכונה "תווך שקיפות מושרית", מכיל גז דליל של אטומים בטמפרטורת החדר. בתווך כזה, ניתן לגרום לתמונה לנוע במהירות שקטנה פי 100,000 ממהירות האור, ולנצל את תנועת האטומים התרמית כדי "לגרור" או "לדחוף" את האור שנע דרכם. החוקרים גילו, שבכוונון עדין של האינטראקציה בין האטומים לאור, ניתן לגרום לאטומים לדחוף את קרני האור שנשברו חזרה למסלולן המקורי. כל תמונה, הנכנסת לתווך כזה, תנוע בתוכו ותצא בצידו השני ללא טשטוש.

יישומים עתידיים רבים יכולים לנצל שיטה זו. התאמה בין שתי תמונות באמצעים אופטיים מאפשרת זיהוי מהיר ואוטומטי של תבניות, כגון עצמים או בני-אדם, בתוך צילומים. לצורך כך יש להאט את תנועת התמונות ולמנוע את הטשטוש הנגרם מהשבירה. כמו כן, באמצעי זה ניתן ללכוד קרני אור בשטח קטן, בתוך גז אטומי. עבור מיקרוסקופים אופטיים, תופעת השבירה היא אחת המגבלות העיקריות, ומניעתה תאפשר שיפור המיקרוסקופים בתנאים מסוימים.

31 תגובות

  1. אביתר אני לא רואה בשום מקום בכתבה החוקרים אמרו שבריק התמונה מטשטשת… אולי תוכל לצטט…
    ואם אתה מתייחס לתמונה אז כתוב:"אור בחלל הפתוח" שזה מאוד שונה מריק.

  2. אביתר שהוא גלעד שהוא לא שחר שהוא רון שהוא יעל שהוא אברי שהוא צחי שהוא חמי שהוא ירון שהוא אמיר שהוא זאב שהוא דורון:
    אני פונה לכל אחד ממך ודורש במפגיע שתתן לי את מליון הדולר שהבטחת.
    אם תמשיך לדבר שטויות אבקש משחר להטיל עליך כישוף כדי שלא תוכל להגיב כאן יותר.

  3. אורן

    אני מקווה שאתה לא קורא לעצמך איש מדע חושב, כי בהחלט הוכחת שאינך כזה…

  4. חחח, אביתר, אני מקווה שאנשים כמוך לא קוראים לעצמם "איש מדע חושב". כי אתה בהחלט לא אף אחד מהם. לא איש מדע, ובספק חושב…

  5. אני מקווה שתעשה אימון כושר למוח, אתה זקוק לזה.
    ועדיף שתחסוך מאיתנו את נוכחותך ולא תחזור אלינו לאתר, זה אתר מדעי לאנשים שחושבים לא כמוך

  6. טוב.
    אני הולך עכשיו לאימון כושר.
    כשאני חוזר אני מצפה לראות כאן פרטים על העברת הכסף שאביתר/ירון/לא שחר/יעל/כל שם שלא יבחר כדי להתחיל דף חדש אחרי שטפשותו הוכחה בשם הקודם – יעביר לי בהמשך להתחייבותו וגם בשל הזיית המיליארדים שלו.

  7. רואים איך שהכסף משחית?
    הבנאדם רק מתחיל לפנטז על המיליונים שיקבל וכבר הוא חושב שהוא יכול להתעלם מהתחייבויותיו ואפילו לא לענות לאנשים שהתחייב לתת להם מיליון דולר.
    נו?! ירון! אני מחכה!
    זמן שווה כסף, כמו שאתה יודע, וזמן ההמתנה למיליון דולר שווה הרבה כסף אפילו בנתוני הריבית של היום.
    אני יודע שעם המיליארדים שאתה הולך לקבל זה לא נראה לך הרבה אבל נסה רגע לזכור את הזמנים שהיית סתם אדם ואפילו די טמבל!

  8. כי כשאני מדבר עם אנשים כמוך ואני רואה כמה אני חכם לעומתם, זאת הרגשה טובה ששווה את הזמן.

  9. אמור לי, אביתר:
    מדוע אתה ממשיך לבזבז זמן רק בשביל להסכים אתי שאתה מבזבז זמן?
    אגב: מאחר שאתה הולך להיות מיליונר אז באמת לא צריכה להיות לך בעיה לעמוד בהתחייבותך ולתת לי את מיליון הדולר שאמרת שתתן.

  10. מיכאל

    אולי תפנים שבריק לא אמור להיות שום טשטוש ושום "מידה" של טשטוש כי קרני האור לא פוגשות בשום חלקיק שמפצל אותן. אם כבר הטשטוש צריך להיות בתוך הגז, מעניין שלפי טענת החוקרים באורך פלא מולקולות הגז הרנדומליות מרכזות את קרני האור בדיוק כך שאנו נקבל תמונה חדה.ההסתברות לכך שזה יקרה היא שואפת לאפס. ואם אתה לא מבין אפילו את זה אז באמת חבל על הדיון.

  11. ירון שווה אביתר שווה אברי שווה יעל, לא שווה שחר וגם לא שווה כלום

    העובדה ששחר לא הולך לקחת מיליון דולר היא הוכחה מספיק טובה בשביל כל בר דעת.
    אני יודע שבשבילך זה לא מספיק טוב אבל אמרתי שזה טוב רק לכל בר דעת.

  12. אביתר:
    חבל"ז.
    המשך לפנטז שהחוקרים טועים.
    אתה אמנם לא יודע מהי מידת הטשטוש הנגרמת אבל זה לא מפריע לך לומר שהיא בעצם כזאת שהייתה צריכה להסתיר מעינינו כל דבר – כולל כוכבים.
    כיצד עלי להתייחס לכזאת מין טענה של "הכל או לא כלום"?
    כמובן שאין כל דרך להתייחס אליה ולכן אפסיק.
    אתה יכול כמובן להמשיך להחזיק בדעתך ולפתח את הטכנולוגיות שלשמן מתכוונים להשתמש בפתרון החדש – בלעדיו.
    כך תחסוך המון כסף ביישום, תביס את כל מתחריך ותהיה עשיר יותר מביל גייטס.
    רוץ! חבל לך לבזבז אפילו דקה בשיחה בטלה עם מטומטם כמוני.

  13. מיכאל
    אם מה שאתה אומר נכון אז איך אנחנו מצליחים לראות שיש משהו מחוץ לכדור הארץ כלל? ומאחר ואנו כן רואים החוקרים בהכרח טועים.

  14. אביתר:
    אם מה שאתה אומר נכון אז איך זה שאיננו מצליחים פשוט לראות אם יש שם חיים?

  15. אם זה נכון, אז איך זה שאנחנו יכולים לראות תמונות די חדות של החלל החיצון שנלקחו ע"י טלסקופ האבל ואחרים? הרי הם צריכות להיות מטושטשות לגמרי, כי הן (האור שלהן) הרי עוברות דרך ריק ולא דרך גז בטמפרטורת החדר. נכון שיש בחלל גם ערפיליות של גז וחלקיקים אחרים אבל רוב החלל הוא ריק, (שלפי טענת החוקרים אמור לטשטש את התמונה, ועל אחת כמה וכמה אם היא נמצאת במרחק שלמילארדי שנות אור!!)

  16. גלעד:
    החשבון שלך נכון אבל אם אתה מביא בחשבון את האפשרות שבתמונה יכולה להיות כמות עצומה של נתונים שרק להעלות אותם באופן סדרתי על קו התקשורת או על הבס לוקח הרבה מאד זמן אתה רואה שמדובר בהתקדמות חשובה.
    כמובן שחשיבותה עולה ככל שכמות הנתונים בתמונה גדולה והמרחק קטן (למשל בתוך המחשב עצמו)

  17. מודה שאני חלש מאוד במתמטיקה, אז אנא הסבירו לי
    כתוב מהירות קטנה במאה אלף ממהירות האור, זה יוצא (אם אני לא טועה כאן) 3 קמ' בשניה?
    דיי לאט לא?

  18. בערך:
    כלומר, דיספרסיה היא אחת הסיבות לטשטוש התמונה.
    במאמר עצמו מוזכרת דווקא דפרקציה כגורם המפריע שעליו התגברו.

  19. כלומר, אני אגיד את זה במילים אחרות ותגידו לי אם אני בכלל לא בכיוון:

    הם הצליחו לייצר טווח שלא גורם לדיספרסיה?…

  20. A is A:
    זה נועד, מן הסתם, להדגים כיצד תנועה רגילה במהירות האור מטשטשת את התמונה עד שסמיילי יכול להיראות כפנדה.

  21. תמונות הן אכן אינפורמציה אבל מבחינה יישומית מדובר כאן בפירוש על אינפורמציה אופטית שבה רוצים לטפל ולכן יש עניין בהעברה מדוייקת שלה, מחד, ומהירה מאידך.
    באופן טבעי כל מה שמועבר על ידי האור נע במהירות האור (בתווך שבו הוא עובר) – בין אם הוא משודר במכוון ובין אם לא.
    למשל – תמונת המסך שמול עיניך מגיעה לעיניך במהירות האור. זה לא מושג טכני אלא תיאור נכון של המציאות.

  22. כלומר תמונות = אינפורמציה (תקן אותי אם אני טועה)
    חבילת מידע.
    עכשיו איזה אינטרנס יש לחבילת מידע לאבד חלק ממנו?..

    מדובר ב- streaming של מידע מקודד בצורת תמונה אופטית?… ואיבוד חדות = הוספת רעש למידע?

    פשוט יש לי בעיה עם המושג "תמונות נעות במהירות האור"…. אני מבין שזה כניראה המושג המקצועי אבל עדיין..

  23. לעלום השם:
    זה לא אינטרס של התמונה אלא של מי שרוצה לשלוח אותה.

  24. למשתמש האנונימי – למה לתמונות יש אינטרס לנוע במהירות הקרובה למהירות האור? האם היית מוכן לראות משחק כדורגל בשידור חי כאשר התמונות יגיעו אחרי חצי שעה?

  25. לא הבנתי כלום…
    איזה אינטרס יש לתמונה לנוע במהירויות קרובות למהירות האור?… על איזה תמונות אתם מדברים?..

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

דילוג לתוכן