Nueva técnica de imágenes para analizar arte

Los métodos ópticos ofrecen herramientas poderosas e inocuas para diagnosticar obras de arte, lo que constituye una parte importante de la conservación y los tratamientos forenses de las mismas.

Por ejemplo, la interferometría con luz láser visible puede detectar defectos estructurales y los cambios a lo largo del tiempo, debidos quizás a variaciones en las condiciones ambientales. La radiación del infrarrojo cercano puede penetrar bajo la superficie de un cuadro; de este modo, la reflectografía (o toma de imágenes por reflectancia) en ese rango de longitudes de onda puede descubrir detalles como dibujos preliminares y cambios hechos por el artista.

La termografía (registro gráfico de la radiación térmica emitida desde la superficie en el rango del infrarrojo medio y lejano) es capaz de detectar variaciones en la temperatura y la emisividad debidas a la presencia de materiales heterogéneos o defectos bajo la superficie. En el otro lado del espectro, los rayos X se están usando cada vez más en las técnicas forenses para analizar obras de arte.

Y ahora Claudia Daffara, Daio Ambrosini, Luca Pezzati y Domenica Poletti han demostrado una nueva técnica llamada cuasirreflectografía térmica (TQR por sus siglas en inglés). Se trata de un método que registra la radiación de infrarrojo medio reflejada por un objeto. El equipo trabajó en la banda de 3 a 5 μm para reducir el ruido de fondo, ya que los objetos a temperatura ambiente emiten considerablemente menos radiación de cuerpo negro a esas longitudes de onda que en el infrarrojo lejano.

La resurrección, de Piero della Francesca
([Public domain], via Wikimedia Commons).

Como fuente de luz, los investigadores usaron lámparas halógenas modificadas para que su espectro estuviera en la región del infrarrojo medio. De este modo, el equipo demostró que la radiación reflejada es sensible a la composición de la superficie y permite así diferenciar distintos materiales.

En el artículo que el equipo publicó en la revista Optics Express, se pueden ver ejemplos partiendo de obras de arte concretas. Entre otras cosas, esta nueva técnica es capaz de revelar características sutiles, como variaciones en los pigmentos, retoques o distintas técnicas de ejecución, que no se pueden detectar con los métodos que usan el infrarrojo cercano.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i8/p20_s1

Las mejores noticias de física del 2012 (II/IV)

(Este artículo es continuación de Las mejores noticias de física del 2012 (I/IV). Te recomiendo que lo leas primero).

El Pioneer 
La anomalía del Pioneer lleva desde los ochenta sin que los físicos hayan podido explicarla. Las dos sondas espaciales Pioneer 10 y 11 se han estado desacelerando más de lo esperado en su viaje hacia el espacio interestelar. Se ha pensado en muchas explicaciones, desde fuga de gases a un replanteamiento fundamental de la teoría de la relatividad general. Pero la solución surgió en abril mediante un análisis debido a Slava Turyshev: la culpa era de la presión proveniente de radiación térmica irregular.

Multa de tráfico
Un caso curioso de cómo la física también nos puede ayudar en el día a día. En abril, Dmitri Krioukov consiguió que le anularan una multa de tráfico. Delante del juez, relató cómo fue un cúmulo de coincidencias lo que hizo que pareciera que no había parado en una señal de stop, cuando sí lo había hecho. Su repentina desaceleración y aceleración, una ilusión óptica que hace que los objetos más lejanos parezcan moverse más rápido y un coche que estaba en la línea de visión, fueron algunas de las coincidencias. Todo esto convenció al juez, que anuló la multa.

Elementos
En mayo, los dos últimos elementos descubiertos fueron bautizados según los nombres de los laboratorios donde fueron descubiertos. El número 114 es el flerovio (Fl), por el Laboratorio Flerov de Reacciones Nucleares (Dubná, Rusia), y el 116 es el livermorio (Lv), por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (Livermore, California). En septiembre, investigadores del laboratorio RIKEN (Japón) dijeron que habían generado átomos del elemento 113. Si se confirma, sería el primer elemento nuevo descubierto en Asia Oriental, aunque también hay investigadores de Estados Unidos y Rusia que afirman haber sintetizado el elemento en el pasado.

Superordenador
El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore volvió a reclamar la atención cuando obtuvo el título del "Ordenador más rápido del mundo" en junio, gracias a la máquina Sequoia, que alcanzó los 16,2 petaFLOPS^[1]. Pero en noviembre el Laboratorio Nacional de Oak Ridge superó esa cantidad con su superordenador Titan, llegando a 17,59 petaFLOPS. Sequoia es utilizado por los militares para simular detonaciones nucleares, mientras que Titan es una máquina abierta al público para alquilarla.

Y aún no hemos acabado con todas estas noticias del 2012. Sigue leyendo.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201302/topphysicshead.cfm

1. ^{^} 1 petaFLOPS = 10¹⁵ FLOPS.

Cirugía tumoral guiada por imágenes

Cuando se trata de extirpar tumores, cualquier aparato que mejore la apreciación de los bordes del tumor durante la operación es un gran avance. Y eso es lo que hace el nuevo sistema que han ideado H. Jiang (de la Universidad de Florida, Gainesville) y L. Yang (de la Universidad de Emory, Atlanta) basado en la tomografía molecular de fluorescencia (o FMT por sus siglas en inglés), aunque aún está en fase de prueba.

Las técnicas más conocidas, como la tomografía de resonancia magnética (TRM) y la tomografía computarizada (TC), pueden proporcionar una imagen del tumor maligno antes de la operación, pero ninguna de ellas puede usarse durante la operación. En cambio, el aparato de Gainesville-Emory está pensado para utilizarse en el quirófano, lo que permitiría que el cirujano pudiera ver el contorno del tumor mientras opera, evitando así dañar tejido sano.

Al paciente (o, de momento, al ratón de laboratorio) se le inyecta una dosis de nanopartículas que se adhieren a la superficie del tumor y emiten fluorescencia en el infrarrojo cercano. El problema es que los fotones con esas frecuencias, aunque pueden penetrar hasta un centímetro en el tejido, se dispersan enormemente, lo que dificulta el escaneado del tumor. Para poder formar una imagen tridimensional útil, hay que emplear un escáner sensible y compacto que sea capaz de enfocar el tumor desde varios ángulos, para luego reconstruir la imagen con un algoritmo sofisticado.

Con este fin, el escáner de Gainesville-Emory consiste en 25 fibras ópticas agrupadas como un puñado de lápices. Diez de las fibras envían luz (en el espectro del infrarrojo cercano) al objetivo; las otras quince recogen la luz fluorescente que proviene del objetivo y la envían a un detector de CCD. Al mover las fibras sobre el objetivo, se obtiene la imagen. En una prueba reciente, el escáner de FMT proporcionó imágenes de tumores que estaban a 5 mm por debajo de la piel de un ratón, con una precisión lateral de 0.5 mm y axial de 1.5 mm.

Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v64/i12/p23_s2