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El físico español que ha superado la 'maldición de Rayleigh'

El Confidencial El Confidencial 14/10/2016 Rocío P. Benavente

Pruebe usted a colocarse ante una pared de ladrillos, a un par de metros de distancia, y comprobará que es perfectamente capaz de distinguir dos ladrillos contiguos. Ahora comience a alejarse y se dará cuenta de que, llegado a un punto, la pared parece lisa y no es capaz de distinguir los dos ladrillos originales.

Además de una posible miopía, "es el efecto de un fenómeno llamado difracción", explica Luis Sánchez-Soto, investigador del departamento de Óptica de la Universidad Complutense y también del instituto Max Planck de Alemania, desde donde nos atiende. "La difracción está provocada porque, tras pasar por una apertura finita, la luz ya no viaja en línea recta, tal y como estamos acostumbrados, sino que se dobla, desviándose de la propagación rectilínea. Por decirlo de otra forma, se desparrama", explica.

Una apertura finita como es un telescopio, una cámara de fotos o nuestros ojos. Cuando la luz atraviesa la apertura que es nuestro iris, sus ondas ya no viajan en línea estrictamente recta, y eso hace que la información nos llegue con cierta distorsión. Por eso lo que de cerca es un punto, de lejos se convierte en una mancha.

En la imagen se muestra el caso de dos puntos resueltos según el criterio de Rayleigh. Para separaciones menores no se podría concluir si se trata de dos puntos o de uno solo. Autor: Martin Paúr – Universidad Palacký © Proporcionado por El Confidencial En la imagen se muestra el caso de dos puntos resueltos según el criterio de Rayleigh. Para separaciones menores no se podría concluir si se trata de dos puntos o de uno solo. Autor: Martin Paúr – Universidad Palacký

El físico británico John Strutt, tercer barón de Rayleigh, que entre otros logros científicos dio una explicación al azul del cielo, estableció entre finales del siglo XIX y principios del XX cuál era el límite máximo de resolución que era posible alcanzar. El límite, explica Sánchez-Soto, depende de la longitud de onda y de la apertura de tu ojo. Ese límite es de unas 0,2 micras (la millonésima parte de un metro) para un microscopio óptico. 

No es un gran inconveniente en nuestro día a día, claro, puesto rara vez necesitaremos distinguir objetos tan diminutos, pero sí supone una limitación en el campo de la observación astronómica, donde a veces es difícil distinguir dos estrellas lejanas cercanas entre sí, o en el de la microscopia. 0,2 micras es el tamaño medio de una bacteria, pero la investigación microbiológica requiere ya observaciones inferiores a esas. 

"Esto no va a salir". Pero salió

Luis Sánchez-Soto, director del equipo que ha roto por fin la 'maldición' de Rayleigh © Proporcionado por El Confidencial Luis Sánchez-Soto, director del equipo que ha roto por fin la 'maldición' de Rayleigh

Además, se trataba de un desafío para los expertos en física: encontrar el modo de superar ese límite, algo que ha conseguido un equipo internacional dirigido por el propio Sánchez-Soto, en el que han participado investigadores de la Universidad Palacký, en la República Checa. Utilizando equipos especializados han conseguido sobrepasar ese límite hasta llegar a una resolución 23 veces mayor. La clave está, explica el investigador, en aprovechar parte de la información de la imagen que hasta ahora se descartaba. 

"Las ondas de luz se miden por dos factores, su intensidad y su fase. Tradicionalmente solo se ha tenido en cuenta la intensidad, y solo con esa información, el criterio de Rayleigh es correcto, pero está incompleto. Lo que hemos logrado ha sido superar ese límite añadiendo al procesar la imagen la información de fase, que hasta ahora no se tenía en cuenta", comenta Sánchez. 

El logro de su equipo, publicado en la revista de óptica más prestigiosa, ha sido además una victoria la sana competitividad entre científicos, puesto que otros tres equipos perseguían el mismo objetivo: uno en Toronto, otro internacional entre Calgary y Moscú y el último en Singapur.

Y eso que la idea de Sánchez-Soto al principio no tuvo una gran acogida. "La idea de este concepto surgió hace un año, cuando daba un simposio precisamente en Singapur. Se me acercó un colega y me habló de esta 'maldición' de Rayleigh, de ese límite que parecía infranqueable. Esa noche tenía 'jetlag' así que empecé a trabajar en los cálculos, y se los envié al equipo de la Palacký, que tienen los medios para probarlos. Me dijeron: 'Esto no va a salir. Si quieres lo probamos, pero no va a salir'. Lo probamos, y salió", concluye satisfecho.

Las aplicaciones prácticas de este logro son difíciles de predecir puesto que se trata de una investigación de ciencia básica, en la que las potenciales aplicaciones no determinan el trabajo, simplemente se trata de impulsar el conocimiento un pasito más lejos. 

Sin embargo, Sánchez-Soto cuenta que algunas empresas de óptica ya se han interesado tanto por el procedimiento como por sus resultados. Es de esperar que tanto la industria fotográfica como la fabricación de instrumentos científicos como telescopios o microscopios puedan hallar utilidad en un proceso capaz de distinguir las estrellas o bacterias sin el ya superado límite de Rayleigh. 

El límite de Rayleigh tiene que ver con la resolución de los equipos de imagen, como los telescopios © Externa El límite de Rayleigh tiene que ver con la resolución de los equipos de imagen, como los telescopios
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