Máy ảnh chụp tia chớp với tốc độ 10 triệu khung hình/giây

Tia chớp vốn chỉ lóe lên trong khoảnh khắc, nhưng một nhóm sinh viên tại Viện Công nghệ Florida ở Melbourne vừa khiến hiện tượng này chậm lại bằng thiết bị ghi hình đặc biệt. Họ chụp được bức ảnh X quang của tia chớp với tốc độ lên tới 10 triệu khung hình mỗi giây, mở thêm cơ hội quan sát quá trình phát xạ gần như tức thời. Thành quả này giúp kiểm chứng những giả thuyết lâu nay về việc tia chớp phát ra bức xạ, đồng thời cho thấy phần lớn bức xạ tập trung ở đầu mút đang lan truyền của tia. Thiết bị ghi hình được thiết kế để chịu môi trường bức xạ mạnh, bên ngoài bao phủ bằng một lớp chì nhằm bảo vệ các bộ phận bên trong. Cả hệ thống nặng khoảng 6.825 kg, tương đương 1.500 pound, con số cho thấy việc chụp một khoảnh khắc cực ngắn của tự nhiên đòi hỏi thiết bị quy mô lớn. Trong một giây, máy ghi được 10 triệu ảnh lục giác, mỗi ảnh chỉ chứa 30 điểm ảnh, nên hình ảnh thu được chưa thể đạt độ phân giải cao. Dù chất lượng hình ảnh còn hạn chế, chuỗi ảnh vẫn cung cấp thông tin quan trọng về cách bức xạ xuất hiện và thay đổi trong quá trình tia chớp hình thành. Các nhà nghiên cứu không tập trung vào vẻ ngoài sắc nét của từng khung hình, mà quan tâm hơn đến thời điểm, vị trí và sự phân bố bức xạ trong toàn bộ diễn biến. Nhờ tốc độ ghi hình cực lớn, những thay đổi vốn bị mắt người bỏ qua có thể được tách thành hàng triệu khoảnh khắc liên tiếp để phân tích. Một câu hỏi then chốt trong nghiên cứu là bức xạ phát ra ở đâu dọc theo đường đi của tia chớp trong khí quyển. Kết quả mới củng cố nhận định rằng phần lớn bức xạ tập trung tại đầu mút tia chớp, nơi quá trình phóng điện tiếp tục tiến về phía trước. Phát hiện này tạo thêm bằng chứng thực nghiệm cho các giả thuyết trước đây, thay vì chỉ dựa vào mô hình lý thuyết hoặc những quan sát gián tiếp. Tuy nhiên, tia chớp tự nhiên thường xuất hiện bất ngờ, khiến việc đưa vùng phóng điện vào đúng tầm quan sát của một máy ảnh chuyên dụng trở thành thách thức lớn. Để kiểm soát thời điểm và vị trí tia đánh xuống, nhóm nghiên cứu phóng các tên lửa vào những đám mây mưa đang tích điện. Mỗi tên lửa được gắn một dây dẫn kéo ngược xuống cấu trúc kim loại đặt trong vùng quan sát, tạo đường dẫn thuận lợi cho tia chớp. Cách làm này tạo ra tia chớp nhân tạo, cho phép nhóm chủ động hơn trong việc kích hoạt và ghi lại hiện tượng cần nghiên cứu. Dây nối không khiến tia chớp mất đi bản chất phóng điện mạnh giữa mây và mặt đất, nhưng giúp các nhà khoa học biết khu vực nào cần theo dõi. Nhờ sự kết hợp giữa tên lửa, dây kéo trở lại và cấu trúc kim loại, máy ảnh có cơ hội ghi trúng sự kiện hiếm với độ chính xác cao hơn. Giáo sư Joseph Dwyer, nghiên cứu viên của Viện Công nghệ Florida đồng thời là nhà nghiên cứu hàng đầu trong lĩnh vực này, cho rằng kết quả từ tia chớp nhân tạo sẽ tương tự khi quan sát tia chớp tự nhiên. Nhận định đó giúp mở rộng giá trị của thí nghiệm, bởi mục tiêu cuối cùng không chỉ là tạo ra hình ảnh trong phòng nghiên cứu. Các dữ liệu thu được có thể hỗ trợ việc hiểu rõ hơn bức xạ của tia chớp, dù điều kiện nhân tạo vẫn khác môi trường tự nhiên ở cách kích hoạt. Bức ảnh X quang tốc độ 10 triệu khung hình mỗi giây vì thế không phải một màn trình diễn công nghệ đơn thuần, mà là công cụ mở rộng giới hạn quan sát của con người. Nó cho thấy một hiện tượng kéo dài cực ngắn vẫn có thể được chia nhỏ thành hàng triệu thời điểm, giúp từng giai đoạn phát triển của tia chớp trở nên dễ nghiên cứu hơn. Độ phân giải 30 điểm ảnh còn khiêm tốn, nhưng thông tin về vị trí phát xạ và vai trò của đầu mút tia đã biến thiết bị nặng 6.825 kg thành bước tiến đáng chú ý.