Create onde luminose che possono far passare immagini attraverso gli oggetti

I ricercatori hanno fatto un esperimento con ossido di zinco, un materiale non trasparente, facendo passare attraverso di esso delle onde luminose quasi in maniera indisturbata e dunque proiettando l'immagine iniziale anche dall'altro lato dell'oggetto (credito: Allard Mosk/Matthias Kühmayer)

Qual è la differenza tra gli oggetti trasparenti e quelli non trasparenti? In quelli non trasparenti la luce proiettata verso di essi viene dispersa e alterata, a volte in maniera molto complicata, e dunque non risulta più visibile dall’altro lato dell’oggetto, diversamente dagli oggetti trasparenti. Ora un nuovo studio condotto da ricercatori della TU Wien (Vienna) e dell’Università di Utrecht (Paesi Bassi), mostra che esiste una classe di onde luminose per cui questa “legge” non può essere applicabile.

La traiettoria di queste onde luminose non può essere modificata dalla struttura dell’oggetto ma può essere solo attenuata. Questo significa che questi raggi di luce riescono a penetrare nella struttura stessa dell’oggetto in modo che dall’altro lato dell’oggetto stesso si ha una struttura luminosa che ha una forma simile a quella di partenza, in pratica ciò che succede con gli oggetti trasparenti come il vetro.
Questa luce invariante alla diffusione potrebbe essere usata, secondo il comunicato emesso dalla stessa Università Tecnologica di Vienna, per vari scopi ma soprattutto per quelli indirizzati ad esaminare con attenzione e con dettagli all’interno degli oggetti senza praticamente toccarli. La nuova scoperta viene descritta in dettaglio in un nuovo studio apparso su Nature Photonics.

Per riuscirci il ricercatore Stefan Rotter dell’Istituto di fisica teorica della TU Wien, insieme ai colleghi, sta sviluppando particolari metodi matematici che descrivono gli effetti diffusione della luce effettuate tramite esperimenti fatti con uno strato di ossido di zinco, una polvere bianca e particolarmente opaca fatta con nanoparticelle collocate in maniera del tutto casuale, come spiega Allard Mosk, un altro degli scienziati impegnati in questa ricerca. In questo modo i ricercatori hanno dimostrato che esiste una classe di onde luminose molto speciale che non vengono cambiate dall’ossido di zinco ma diventano solo “un po’più deboli”, come spiega lo stesso Mosk.

Inviare immagini le cui onde luminose attraversano gli oggetti potrebbe rivelarsi molto utile anche in ambito medico. Ad oggi, per “sbirciare” all’interno del corpo umano, infatti, si usano i raggi X, raggi dalla lunghezza d’onda molto corta che possono quindi penetrare nella pelle. Tuttavia questo metodo, come spiega Matthias Kühmayer, un altro dei ricercatori impegnati nello studio, apre delle possibilità del tutto nuove: “Siamo stati in grado di dimostrare che utilizzando il nostro approccio la distribuzione della luce all’interno dello strato di ossido di zinco può anche essere controllata in modo specifico”.

Note e approfondimenti

  1. Scattering invariant modes of light in complex media | Nature Photonics (IA) (DOI: 10.1038/s41566-021-00789-9)

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