Altro che visori termici o lenti all’infrarosso. Per vedere nel buio, da oggi, basta una manciata di fotoni. Tutto grazie all’ingegno di un’équipe del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, che ha messo a punto un algoritmo di imaging con il quale è possibile ottenere immagini ultra-risolute di oggetti debolmente illuminati: il trucco, raccontano i ricercatori su Science, è di “cucire” matematicamente insieme le informazioni estratte da singole particelle di luce emesse da un laser, quindi riflesse e registrate da un rivelatore a stato solido. 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.
Riferimenti: Science doi:10.1126/science.1246775
Credits immagine: Row Cowen/Nature News/Nature Publishing Group
