Mencari harta karun yang terkubur dengan fisika: Metode ‘matriks sidik jari’ mengungkap apa yang ada di bawah pasir
Apakah kita dapat mengungkap objek yang tersembunyi di lingkungan yang benar-benar tidak tembus cahaya bagi mata manusia? Dengan teknik pencitraan konvensional, jawabannya adalah tidak: awan padat atau lapisan material memblokir cahaya secara sempurna sehingga foto sederhana tidak mengandung informasi tentang apa yang berada di baliknya.
Berlangganan ke kaminewsletteruntuk pembaruan berita teknologi terbaru.
Namun, kolaborasi penelitian antara Institut Langevin dan TU Wien telah menunjukkan bahwa, dengan bantuan trik matematika inovatif, objek dapat dideteksi bahkan dalam kasus seperti itu—dengan menggunakan apa yang dikenal sebagai matriks sidik jari.
Tim menguji metode yang baru dikembangkan pada benda logam yang terkubur dalam pasir dan dalam aplikasi di bidang pencitraan medis. Sebuah publikasi bersama tentang topik ini baru sajaditerbitkandalam jurnalFisika Alam.
Melihat dan mendengar berarti hamburan gelombang
Apakah kita mengambil foto biasa atau menggunakan ultrasonik untuk melihat ke dalam tubuh—dari sudut pandang fisika, hal yang sama selalu terjadi ketika kita membuat gambar: sebuah gelombang dikirim ke suatu objek, objek tersebut memantulkan sebagian dari gelombang tersebut, dan bagian yang dipantulkan mencapai mata kita—atau alat pengukur. Gelombang yang dipantulkan ini dapat digunakan untuk menentukan di mana objek tersebut berada.
Namun, ini biasanya hanya berfungsi jika sekitar objek cukup tembus pandang. “Jika tidak, misalnya di awan padat atau air yang keruh, fenomena hamburan ganda terjadi,” jelas Prof. Stefan Rotter dari Institut Fisika Teoretik di TU Wien.
Gelombang tersebar tidak hanya oleh objek yang akan difoto, tetapi juga oleh lingkungan sekitarnya—sering kali berulang kali, sehingga hanya gelombang yang sangat berubah yang dapat direkam, di mana objek yang dicari tidak lagi dapat dikenali.
“Alih-alih objek, yang Anda lihat hanyalah kabut yang menyebar—ini adalah masalah dasar dari teknik pencitraan, mulai dari sonar di kapal selam hingga teknik pencitraan dalam kedokteran,” kata Lukas Rachbauer, salah satu penulis laporan tersebut.
Pertama sidik jari, kemudian gambar
Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti Prancis-Austria mengembangkan metode baru: Pertama, sebuah objek tertentu diperiksa dalam lingkungan yang bebas dari interferensi. Setiap objek menyebarkan gelombang dengan cara yang sangat spesifik dan khas. Ciri khas penyebaran gelombang objek ini dapat dijelaskan secara matematis oleh matriks—yang disebut matriks penyebaran.
Benda tersebut kemudian disembunyikan dalam medium yang sangat menyebarkan cahaya—misalnya, terkubur dalam pasir. “Ketika gelombang ultrasonik dikirim ke dalam pasir ini, mereka disebarkan oleh pasir, tetapi sebagian dari suara tersebut menembus cukup jauh ke dalam pasir sehingga juga disebarkan oleh benda yang terkubur,” kata Rotter.
Kami tidak dapat melihat objeknya, tetapi gelombang ultrasonik yang dipantulkan kembali yang mengenai mikrofon perangkat pengukur masih membawa informasi tentang fakta bahwa telah bersentuhan dengan objek yang kami cari di dalam pasir.
Jika, di satu sisi, Anda mengetahui matriks hamburan yang tidak berubah, “matriks sidik jari” dari objek tersebut, dan di sisi lain Anda mengukur hamburan gelombang yang dihasilkan oleh objek tersembunyi dalam medium hamburan ganda, maka Anda dapat menghitung posisi objek tersebut menggunakan metode matematika yang dikembangkan oleh tim peneliti.
“Dari korelasi antara gelombang pantul yang diukur dan matriks sidik jari yang tidak terganggu, dapat disimpulkan di mana objek kemungkinan besar berada, bahkan jika objek tersebut terkubur,” jelas Rotter.
Bola baja dalam pasir dan tanda medis
Metode ini diuji dengan bola baja dalam pasir, tetapi juga dalam aplikasi medis: untuk memantau kambuhnya kanker payudara, disebut marker lesi digunakan, yang seringkali sulit dilihat karena tertutup oleh sinyal hamburan. Dengan metode baru, mereka mudah ditemukan.
Selain itu, teknologi matriks sidik jari digunakan untuk mengukur serat otot—yang terutama penting untuk diagnosis penyakit jantung dan otot.
Konsep matriks sidik jari sangat umum berlaku—bukan hanya untuk ultrasonik, tetapi juga untuk deteksi dengan cahaya,” kata Rotter. “Ini membuka kemungkinan penting yang baru di semua bidang ilmu pengetahuan di mana matriks pantulan dapat diukur.
Beberapa objek juga mengubah “sidik jari hamburan” mereka ketika parameter fisik tertentu berubah—seperti tekanan atau suhu. Variabel-variabel ini dapat diukur dari jarak jauh menggunakan metode baru ini. Ini akan sangat menarik, misalnya, dalam pengukuran otak manusia, di mana gelombang harus menembus tengkorak yang sangat menyebarkan cahaya.
Informasi lebih lanjut:Arthur Le Ber dan lainnya, Deteksi dan karakterisasi target dalam media kompleks menggunakan matriks sidik jari,Fisika Alam(2025).DOI: 10.1038/s41567-025-03016-2. DiarXiv:DOI: 10.48550/arxiv.2502.07052
Disediakan oleh Universitas Teknologi Vienna
Cerita ini pertama kali diterbitkan diBisakimia.
- Mencari harta karun yang terkubur dengan fisika: Metode ‘matriks sidik jari’ mengungkap apa yang ada di bawah pasir - November 15, 2025
- Goddard School Breaks World Record with Live Children’s Reading Stream - November 15, 2025
- Girls Get Free Swim Lessons to Close Drowning Gap - November 15, 2025
Leave a Reply