Questo super dispositivo laser può leggere lettere di 3 millimetri a oltre 1 chilometro di distanza

Immagine che illustra il funzionamento del dispositivo laser. Credit: Physics / Physical Review Letters / Liu

I ricercatori hanno creato un super dispositivo basato su un'avanzata tecnologia laser e due piccoli telescopi in grado di visualizzare lettere di pochi millimetri a ben 1,36 chilometri di distanza. Si tratta di un risultato eccezionale che avrà un impatto significativo negli esperimenti di fisica , così come nello sviluppo di innovative tecnologie di imaging e sensori dotati di grandissima risoluzione e precisione. Basti pensare che questo sistema ha permesso di migliorare la risoluzione spaziale di ben 14 volte rispetto all'utilizzo di un singolo telescopio. Il dispositivo si basa sull'interferometria di intensità, una tecnologia ampiamente utilizzata in ambito astronomico e astrofisico per visualizzare gli oggetti distanti del profondo cielo.

Come spiegato dalla NASA, l'interferometria “è una tecnica di imaging in cui le onde vengono sovrapposte in modo da causare interferenza”. In genere si parla di onde elettromagnetiche come quelle della luce. Grazie all'interferometria è possibile ottenere misure estremamente precise in numerosi settori scientifici, industriali e nelle comunicazioni. Esistono varie tipologie di interferometri; quelli a intensità hanno la caratteristica di “dribblare” gli effetti della turbolenza atmosferica e i difetti ottici, per questo è particolarmente preziosa nelle scienze dello spazio. Il principio di funzionamento risiede nel fatto di non misurare direttamente le onde luminose, ma nel raccogliere i dati analizzando il modo in cui la luce interagisce e si riflette. Per questo si basa su più fonti luminose e più dispositivi ottici per elaborare un'immagine accurata.

Il nuovo dispositivo sperimentale in grado di leggere lettere millimetriche a 1,36 chilometri di distanza è stato messo a punto da un team di ricerca internazionale guidato da scienziati cinesi del Centro nazionale di ricerca di Hefei per le scienze fisiche su microscala e della Scuola di scienze fisiche dell'Università di scienza e tecnologia della Cina, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi di vari istituti. Fra quelli coinvolti l'Istituto di Ottica e Meccanica di Precisione di Xi'an, il Centro di fisica teorica del Massachusetts Institute of Technology (MIT), l'Istituto T. D. Lee dell'Università Jiao Tong di Shanghai e i dipartimenti di Fisica delle università di Stoccolma e dell'Arizona. I ricercatori, coordinati dai professori Lu-Chuan Liu e Qiang Zhang, hanno approntato il nuovo dispositivo equipaggiandolo con otto raggi laser progettati per colpire minuscoli bersagli a oltre 1 chilometro di distanza; l'interferenza della loro luce e la riflessione possono essere risolte grazie a due telescopi posizionati strategicamente.

Il funzionamento del dispositivo. Credit: Physics / Physical Review Letters / Liu

Il sistema è stato installato in un edificio e il bersaglio è stato posizionato all'interno di un altro distante quasi 1,4 chilometri. Si trattava di minuscoli quadratini di 8 millimetri con all'interno alcune lettere dell'alfabeto, come mostra l'immagine soprastante. Durante l'esperimento i due telescopi sono stati allontanati da 7 a 87 centimetri, mentre il bersaglio è stato ruotato fino a 360 °. Con le giuste impostazioni, dopo aver “sparato” gli otto raggi laser contro gli obiettivi sono riusciti a ottenere una risoluzione di ben 3 millimetri, rispetto ai 42 millimetri che avrebbero ottenuto usando un singolo telescopio (quindi insufficiente per visualizzare correttamente il testo). Ciò significa un miglioramento di ben 14 volte grazie all'interferometria di intensità. Il risultato può essere ancora migliore integrando algoritmi di intelligenza artificiale ad hoc.

“Il nuovo lavoro rappresenta un significativo progresso tecnico nell'imaging di oggetti distanti che non emettono luce propria”, ha affermato in un comunicato stampa il dottor Shaurya Aarav, studioso di ottica quantistica presso l'Università della Sorbona di Parigi. “Il fatto che possano riprendere oggetti di dimensioni millimetriche a distanze chilometriche è davvero impressionante”, gli ha fatto eco il collega Ilya Starshynov dell'Università di Glasgow. I dettagli della ricerca “Active Optical Intensity Interferometry” sono stati pubblicati su Physical Review Letters.