Оптическая томография поможет выявить поддельный паспорт
Метод оптической когерентной томографии с постобработкой изображения, разработанный британскими учеными, оказался полезен в проверке подлинности документов. Физики продемонстрировали его возможности на двух типах настоящих идентификационных документов (паспорт из поликарбоната и национальная идентификационная карта Португалии) и предсказали возможное использование в других областях. Работа опубликована в журнале Science & Justice.
Оптическая когерентная томография (ОКТ) широко применяется в офтальмологии и стоматологии для получения детальных профилей биологических тканей. В ее основе лежит балансная схема детектирования оптических лучей, оптический путь одного из которых зафиксирован, а второй отражается или рассеивается на образце. Смысл такой схемы заключается в том, что сильный опорный сигнал взаимодействует со слабыми изменениями в сигнале, которые несут в себе информацию об образце, и результат их взаимодействия оказывается достаточным для того, чтобы его можно было легко измерить. Высокая чувствительность такой схемы детектирования позволяет подробно изучать строение биологических тканей, например, фиксировать патологические изменения в сетчатке глаза или дефекты пломбирования зубов.
Благодаря неразрушающему характеру оптическая когерентная томография нашла свое применения и в криминалистике для обнаружения скрытых отпечатков пальцев на полупрозрачных поверхностях. Команда физиков под руководством Адриано Подолеану (Adrian Podoleanu) из университета Кента предлагает и другое применение ОКТ в этой области, а именно проверку подлинности документов. Авторы используют постобработку полученных сигналов для коррекции возможных неровностей поверхности документов и продемонстрировали результаты исследования на двух реальных типах документов.
Многослойность идентификационных документов требует получения их послойного изображения (кстати, термин «томография» и означает послойное получения изображения внутренней структуры объекта). Для проникновения внутрь многослойной структуры документа используются разные длины волн в оптической схеме детектирования. Источник сигнала, который попадает на образец — перестраиваемый в широком диапазоне лазер, от длины волны которого зависит глубина проникновения оптического пучка в слой образца. Чем больше длина волны, тем дальше она проникает вглубь поверхности (ультрафиолет сразу отражается, а инфракрасное излучение в определенных средах может достигать глубины порядка миллиметра). Кроме сканирования по глубине, авторская схема способна передвигаться по поверхности в двух направлениях и получать объемные изображения на небольшой площади.
В восстановлении объемных участков документов даже небольшой площади таится проблема неидеальности поверхности — она может оказаться кривой и глубина в для разных точек поверхности окажется неодинаковой. Для того чтобы избежать неточностей, которые может вносить наклонная или деформированная поверхность, ученые используют методы постобработки и уже в визуализированном изображении компенсируют возможные неровности.
Авторы проверили работоспособность и возможности оптической когерентной томографии с постобработкой на двух настоящих документах — образец паспорта из поликарбоната и национальную ID-карту Португалии с истекшими сроками действия. Они получили изображения разных частей этих документов на разных глубинах и восстановили объемные изображения этих частей.
Кроме того, вся процедура получения объемного изображения размером 500 на 500 точек и его постобработки занимает не больше 10 секунд, а срез по глубине можно получить практически моментально. В сравнении с конфокальной микроскопией, которая тоже позволяет изучать приповерхностные слои полупрозрачных материалов, ОКТ более чувствительна и не требует близкого размещения объектива перед образцом. Комбинация метода оптической когерентной томографии с другими методами, работающими на большой площади, но с низкой чувствительностью, позволит находить нужные участи для более точного исследования. Такой подход решит проблему медленной обработки больших площадей с помощью ОКТ.
Невысокая стоимость итогового оборудования, его чувствительность и скорость обработки, по мнению авторов, могут заинтересовать судебных экспертов, работающих над проверкой поддельных документов, и производителей документов.
Несмотря на то, что в аэропортах Сиднея и Вашингтона уже тестируют систему распознавания лиц, технология когерентной томографии не потеряет актуальности — ее можно будет применять для обнаружения отпечатков пальцев в подповерхностных слоях материалов и для непрозрачных материалов, с которыми стандартные оптические методы не справляются.
Оксана Борзенкова
Результат получила коллаборация Belle II
Выход за пределы Стандартной модели — важнейшая поисковая задача физиков, занимающихся элементарными частицами. В первую очередь они ориентируются на существующие крупные аномалии, например, темную материю. Множество расширений Стандартной модели опирается на введение новых невидимых бозонов, которые могли бы стать такой материей. Один из процессов, где такие бозоны могли бы себя проявить — это распад тау-лептона. Физики знают, что этот тяжелый лептон распадается на электрон или мюон и соответствующий набор нейтрино. Ряд теорий, однако, предсказывает альтернативный канал распада, в котором вместо нейтрино рождается темный бозон. Проверить эту гипотезу вызвались физики из коллаборации Belle II, работающие на лептонном коллайдере SuperKEKB. В ходе измерительной кампании, длящейся с 2019 по 2020 год, ученые собрали данные о более, чем 57 миллионах событий, в которых сталкивающиеся электроны и позитроны превращаются в таон-антитаонные пары при энергии в системе центра масс, равной 10,58 гигаэлектронвольта. Интегральная светимость эксперимента составила 62,8 обратного фемтобарна. Физиков интересовали коэффициенты ветвления процессов с участием темных бозонов, деленные на соответствующие коэффициенты для известных процессов. Авторы протестировали собранные данные для бозонов в диапазоне масс от 0 до 1,6 гигаэлектронвольта и не нашли подтверждения этой гипотезе. Результат работы физиков накладывает новые ограничения на отношения коэффициентов ветвления: (6−36)×10−3 для распада на электрон и (3−34)×10−3 для распада на мюон с доверительным интервалом 95 процентов. Японский коллайдер SuperKEKB — это модернизированная версия его предшественника, коллайдера KEKB. Он был снова запущен после семи лет ремонта в 2018 году. С тех пор на нем было получено множество новых результатов, например, уточненное время жизни очарованного лямбда-бариона.