Fotografiile clasice (adică cele efectuate cu clasicul film) sau cele digitale se obţin în urmă capturării fotonilor care au fost emişi sau au interacţionat cu obiectul pe care îl fotografiem.
O nouă tehnică care foloseşte proprietăţile cuantice ale particulelor reuşeşte însă să genereze imagini cu ajutorul fotonilor care nu au interacţionat niciodată cu obiectul fotografiat. Cum de este posibilă o asemenea „magie”? Secretul este folosirea proprietetii cuantice de „entanglement”.
Fiecare dintre noi, cred, avem un aparat de fotografiat: majoritatea un aparat digital, care înregistrează imaginile cu ajutorul unor detectoare de siliciu electronice (CCD – Charge Coupled Device), în interiorul cărora fotonii se transformă în semnale electrice. Adevăraţii artişti au aparate de fotografiat „clasice” – cele care au nevoie de aşa-numitul film şi de punerea la punct manuală a imaginii. În acest caz fotonii interacţionează cu emulsia fotografică, generând „grăunte” care sunt ulterior transformate în imagini. În ambele situaţii însă fotonii care dau imaginea provin de la obiectul fotografiat – interacţionează cu acesta.
O imagine a cerului în timpul nopţii ne arată mii de stele; ceea ce vedem de fapt sunt fotonii care provin de la aceste stele şi interacţionează cu aparatele noaste de fotografiat. Fotografia unei persoane cu lumina naturală se realizează înregistrând fotonii care au interacţionat cu subiectul fotografiat – fotoni ce provin de la Soare – parte dintre aceştia sunt absorbiţi de către persoană fotografiată, o altă parte reflectaţi, aceştia din urmă ne dau imaginea pe care o înregistrăm şi o admirăm chiar şi după ani de zile. Recent însă, într-un laborator din Viena doi cercetători au reuşit să realizeze o fotografie cu ajutorul unui fascicul de fotoni care nu a intrat în contact cu obiectul fotografiat.
Ne puteți urmări și pe Google News
Rezultatul acestui interesant şi bizar studiu a fost publicat în Nature de către faimosul cercetător Anton Zeilinger şi de către colaboratoarea acestuia, Gabriela Barreto Lemos. Aceştia au reuşit să fotografieze imaginea unei pisici realizată în diverse materiale, o imagine cu dimensiunea de 3 milimetri. De ce au ales imaginea unei pisici? Uşor de ghicit: această are de-a face cu celebra pisica a lui Schrodinger – care da viaţă unui faimos paradox al mecanicii cuantice. Această pisica este pe jumătate vie şi pe jumătate moartă – cel puţin dacă ţinem cont de suprapunerea funcţiei de undă. Funcţia de undă este cea care descrie comportamentul obiectelor microscopice în cadrul mecanicii cuantice şi ne da probabilitatea de a găsi aceste obiecte într-o anumită regiune din spaţiu, precum şi celelalte caracteristici pe care le poate avea un obiect miscoscopic.
Tot în cadrul mecanicii cuantice se manifestă o altă proprietate interesantă: aşa-numitul „entanglement” cuantic – un fel de corelaţie între particulele care se nasc împreună. Acest particule rămân înfrăţite chiar şi atunci când sunt separate (dacă nu intervin acţiuni externe care să schimbe această situaţie). În momentul în care, de exemplu, măsurăm una dintre aceste particule ştim instantaneu ce se întâmplă cu a două – particula corelată cu cea măsurată. Chiar şi atunci când a două particula se află la o distanţă extrem de mare de prima. Teoretic chiar şi atunci când o particula este în laborator la noi iar cealaltă a ajuns să iasă din galaxia noastră.
Este tocmai această proprietate cea care a fost folosită de către cei doi cercetători din Viena pentru a realiza fotografii cu ajutorul fotonilor care nu au „văzut” obiectul fotografiat. Au fost deci folosiţi fotoni „entangled” – unul dintre aceştia interacţiona cu formă pisicii iar celălalt nu. Fotonul care interacţiona cu „pisica” transmitea această informaţie celuilalt foton – prin măsurarea acestuia avem deci acces la informaţia conţinută în fotonul care interacţiona cu „pisicuţă”.
S-a reuşit astfel realizarea fotografiei unui obiect pe care fascicolul de fotoni măsurat nu l-a văzut niciodată. Această realizare poate apărea oarecum bizară şi distractivă; ar putea însă avea aplicaţii extrem de interesante în viitorul apropiat – noi tehnici şi tehnologii de „imaging” ar putea lua naştere folosind fotonii „înfrăţiţi”. Vom putea astfel avea realiza fotografii în situaţii în care nu avem acces direct la obiectul de studiat, dacă măsurăm un fascicol de fotoni „entangled” cu altul trimis spre obiectul pe care vrem să-l studiem, utilizând minunatele proprietăţi ale mecanicii cuantice care pe lângă dezbateri aprinse, da naştere la noi şi minunate tehnologii.
Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro
Recomandările noastre
