Basta un
singolo fotone per fare
luce al
buio! Che fare dei
visori termici o delle
lenti all'infrarosso, quando per fare
luce al
buio, da oggi in poi, sarà sufficente avere solo un pò di
fotoni a portata di mano. Tutto ciò grazie all'ingegno con cui un'
équipe del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, ha messo in atto un
algoritmo di imaging con il quale si potrà essere in grado di ottenere
immagini ultra-
risolute di
oggetti poco illuminati: vi starete chiedendo come sarà mai possibile, di certo il trucco c'è ma non si vede!
Ebbene si, come raccontano i
ricercatori su
Science, il vero trucco è quello di “cucire”
matematicamente insieme le
informazioni estratte da
singole particelle di
luce emesse da un
laser, per poi essere
riflesse e
registrate da un
rivelatore a
stato solido.
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| Immagini ultra-risolute di oggetti poco illuminati |
Grazie a questo lavoro, sostengono gli
scienziati, sarà possibile conoscere meglio come funzionano
materiali biologici “fragili”, come l'
occhio umano – che può essere
danneggiato o addirittura distrutto da
illuminazioni troppo potenti – o sviluppare nuovi
sistemi di sorveglianza da usare in
ambito militare e civile. Per ricostruire
immagini dettagliate di oggetti bui, l'
ingegnere elettrico Ahmed Kirmani e la sua
équipe hanno sviluppato un algoritmo che tiene conto delle correlazioni tra punti vicini di un oggetto colpito da fotoni. Nel set-up sperimentale, degli impulsi a bassa intensità emessi da un laser scansionano l'oggetto da riprendere.
Il
raggio viene indirizzato verso un punto preciso e tenuto acceso finché un singolo fotone, riflesso dall'oggetto, non colpisce il rivelatore. Ogni punto illuminato corrisponde a un pixel nell'immagine finale, e i tempi di arrivo delle particelle forniscono
informazioni dettagliate sulla struttura tridimensionale dell'oggetto. Con estrema precisione, a quanto pare: “La quantità di dati che si possono estrarre con quest'approccio è quasi incredibile”, commenta il fisico sperimentale
John Howell, della
University of Rochester di New York, non coinvolto nello studio.
Dal momento che il
laser utilizzato nel set-up
emette luce di una singola lunghezza d'onda, la
tecnica per ora permette di produrre soltanto immagini monocromatiche, ma è comunque possibile distinguere tra materiali diversi in base al tasso di
riflessione dei fotoni da parte dell'oggetto. In media, infatti, regioni più scure riflettono meno fotoni rispetto ad aree più chiare. In ogni caso, gli scienziati hanno dichiarato di riuscire a produrre immagini tridimensionali ad alta risoluzione usando un totale di circa un milione di
particelle. Tanto per fare un confronto, una foto di qualità analoga scattata con un telefono cellulare ne richiederebbe almeno qualche centinaia di migliaia di miliardi.
