El movimiento de la luz permite “ver” a través de las paredes

Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), de la Universidad de Harvard, de la Universidad de Wisconsin y de la Universidad de Rice (todos en Estados Unidos) han conseguido “ver” a través de las paredes gracias a una novedosa técnica.

Inspirada en el comportamiento errático de los fotones o partículas de luz, que rebotan en objetos y paredes de cualquier recinto, dicha técnica podría tener un valor incalculable en situaciones de desastre, así como en medicina, porque permitiría la captación no invasiva de imágenes del interior del cuerpo. Los resultados de la investigación han aparecido detallados en la revista especializada Optics Express de la Optical Society (OSA) de Estados Unidos.

Leyendo el movimiento fotónico

Otkrist Gupta, investigador del MIT y principal autor del artículo de la OSA, explica en un comunicado de dicha organización sobre esta tecnología:

“Imagine a fotones como partículas rebotando contra las paredes y por un pasillo, y alrededor de una esquina. Las que (en su recorrido) golpean cualquier objeto devuelven un reflejo. Cuando esto ocurre, los datos sobre el tiempo que les ha llevado a los fotones moverse y recuperarse son utilizados para recabar información geométrica (sobre los objetos contra los que los fotones han chocado)”.

Usando sistemas ópticos avanzados, como un láser ultrarrápido y una cámara “streak” 2-D, que funcionan ambos en el orden de los tres trillones de ciclos por segundo, Gupta y sus colaboradores consiguieron capturar miles de millones de imágenes por segundo del movimiento de los fotones.

Con ellas, han demostrado la capacidad de esta técnica para “ver” objetos, a partir de los tiempos del movimiento de la luz.

Imágenes tridimensionales de objetos ocultos

Las cámaras “streak” se diferencian de otras cámaras en que la imagen que forman viene determinada, por tanto, por los perfiles temporales de los fotones captados.

“Este tipo de reflejo nos proporciona una idea muy buena sobre lo que tarda cada fotón en rebotar y volver a su situación original. Si hay algo alrededor de la esquina (en la que los fotones rebotan), estas partículas vuelven y llegan antes de tiempo”, añade Gupta.

“Realmente lo que hacemos es capturar y contar fotones. Cada imagen que disparamos contiene varios fotones en ella. Y tomamos muchas imágenes muy rápidamente para crear imágenes ‘streak’, que nos ayudan a determinar la distancia que recorren los fotones en centímetros.
Una vez recopilados los datos, podemos inferir la geometría básica de objetos ocultos: emerge una imagen tridimensional de ellos”, afirma el investigador.

Potenciales aplicaciones

Esta tecnología podría tener muchas aplicaciones. Entre ellas, la más simple y obvia sería en situaciones de recuperación de desastres.

Según Gupta: “Digamos que se ha derrumbado una casa y que necesitamos saber si ha quedado alguien en su interior. Nuestra tecnología resultaría en este caso muy útil. Es ideal para estas situaciones, especialmente si hay fuego, ocasiones en las que se necesita saber qué está pasando en el interior de las estructuras pero no se quiere poner en peligro a nadie mandándolo dentro a indagar. Esta tecnología podría usarse para reducir los riesgos de los trabajadores de rescate”.

La técnica podría servir asimismo para capturar imágenes médicas, de manera no invasiva. Con ella podría “verse” lo que pasa debajo de la piel de los pacientes.

En este terreno se centrarán los investigadores a partir de ahora. Aunque, según Gupta, tendrán que pasar todavía varios años (entre cinco y 10) antes de que la técnica pueda estar comercialmente disponible, por el marco temporal establecido para demostraciones de investigación y desarrollo antes de su lanzamiento al mercado.

También imágenes de video

El año pasado, otro equipo de investigadores del MIT también consiguió tomar imágenes a través de las paredes, en este caso imágenes de video, gracias al desarrollo de una novedosa tecnología de radar.

En aquel caso, el sistema consistía en un conjunto de antenas ordenadas en dos filas, exactamente ocho elementos dedicados a la recepción en la parte superior y trece abocados a la transmisión en el sector inferior, complementados con algunos equipos de computación. Todo ello conformaba una estructura que fue ubicada sobre un carro móvil.

En una demostración realizada con esta tecnología, el radar fue capaz de obtener la imagen de dos seres humanos en movimiento detrás de una estructura de hormigón macizo y de muros de bloques de cemento.

Referencia bibliográfica

Gupta et al., Reconstruction of Hidden 3D Shapes Using Diffuse Reflections, Optics Express, Vol. 20, Issue 17, pp. 19096-19108.