Sabiendo cómo matemáticamente la luz es dispersada por un objeto opaco se llegar a compensar el efecto y ver a través de él.
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Las personas no son transparentes, al menos no son físicamente transparentes. Si lo fueran se podría mirar a su través y podríamos ver cómo tienen sus órganos internos. En ese caso los estudios de anatomía se tornarían más sencillos e interesantes, pero también se facilitaría enormemente la diagnosis de ciertas enfermedades. No haría falta tampoco recurrir a los dañinos rayos X para saber si hay o no un tumor. Pero la realidad es que la carne humana es opaca.
La razón médica es una buena motivación para el estudio de cómo es la dispersión de la luz en estos casos. Si de alguna manera somos capaces de saber cómo es quizás podamos explorar el interior del cuerpo humano (o un seno sospechoso de contener un tumor) de una manera segura y barata. Aunque esto también tiene importancia en la industria, como en los análisis no destructivos empleados en el control de calidad o, como veremos más adelante, en la alta tecnología microelectrónica.
Los tejidos humanos (o el papel, la pintura, etc) son opacos porque la luz que intenta atravesarlos se dispersa de una manera complicada que parece aleatoria. A veces este tipo de problemas son tratados desde el punto de vista matemático como “problemas inversos”. Básicamente, en un modelo al uso, se sabe lo que entra, se sabe lo que sale, se sabe cómo son las interacciones interiores (en el caso aquí tratado cómo se dispersa la luz) y se hacen cambios de una manera inteligente en lo que se supone hay en el interior para saber como es éste, pero de tal modo que el modelo dé lo mismo de salida que las medidas tomadas en el mundo real.
Por tanto, cualquier avance en este campo, es interesante. Recientemente un grupo de científicos franceses del ESPCI ha mostrado que es posible enfocar la luz que atraviesa materiales opacos y detectar objetos ocultos en su interior. Los resultados del experimento aparecen en Physical Review Letters.
Los investigadores han empezado con un sistema sencillo para así demostrar que su idea funciona. Concretamente estudiaron cómo se dispersaba la luz en el óxido de zinc, que es un componente muy común de las pinturas blancas. Estudiando esto fueron capaces de construir un modelo numérico basado en lo que se denomina matriz de transmisión, que incluía 65.000 números que describen la manera en la que la capa de óxido de zinc afecta a la luz. Entonces usaron la información contenida en esta matriz para ajustar un haz de luz específicamente diseñado que atravesara la capa opaca y que se enfocara al otro lado.
Alternativamente, pudieron medir la luz que emergía del opaco y, gracias al uso de esta matriz, reconstruir una imagen de un objeto situado detrás del mismo.
Quizás lo más sorprendente de los resultados es que el experimento muestra que los materiales opacos pueden servir como elementos ópticos de alta calidad, comprables a las lentes convencionales, una vez que se ha construido una matriz de transmisión con el suficiente detalle. Además de poder ver a través de opacos, esta técnica abre la posibilidad por tanto de que los opacos puedan ser buenos elementos ópticos en dispositivos a escala nanométrica, nivel al que la construcción de lentes trasparentes y otros componentes es particularmente difícil.
Aplicada esta técnica a objetos relativamente transparentes se puede usar la matriz de transmisión para obtener reconstrucciones topográficas de muestras, y así usarlo para seguir procesos dentro de células vivas, por ejemplo.
Aunque no está claro si se puede generalizar esta aproximación a materiales con altos niveles de dispersión, se tienen esperanzas de que se pueda obtener información del interior de tejidos biológicos no transparentes, con lo que se podría aplicar al diagnóstico médico y a la investigación biológica.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3037 [1]
Fuentes y referencias:
Nota de prensa en EurekaAlert. [2]
Artículo original (resumen). [3]
Reportaje en Physics Spotlight. [4]