Представьте, что вы фотографируете статую в полумраке. Перед вами дилемма: сделать один яркий снимок или серию тусклых кадров с разных ракурсов. В первом случае качество ограничено фотонным шумом — зернистостью, возникающей из-за нехватки фотонов, во втором — детали накладываются друг на друга, и восстановить объёмную структуру становится сложнее. Рентгеновские микросканеры (микротомографы) сталкиваются с той же проблемой: они просвечивают образец под разными углами, собирая ослабленное объектом излучение, чтобы затем вычислить внутреннее строение.

Учёные вывели универсальный принцип: независимо от выбранной стратегии съёмки — будь то увеличение числа проекций, накопление сигнала в каждой проекции или их комбинация — минимально достижимое разрешение в любой точке восстановленного объёма определяется исключительно общим количеством зарегистрированных фотонов. Эта зависимость описывается кубическим корнем: чтобы повысить чёткость вдвое, требуется в восемь раз больше фотонов. Аналогия с фотографом в сумерках точна, но упрощает реальность: в томографии трёхмерная природа задачи делает накопление сигнала ещё более «дорогим» — каждый дополнительный ракурс добавляет информацию, но и распределяет фотонный бюджет по большему числу измерений.

Практическая ценность открытия в том, что теперь можно заранее рассчитать оптимальный баланс между числом проекций и экспозицией для конкретного томографа. Исследователи создали открытый калькулятор: оператор вводит параметры установки (энергию пучка, геометрию, характеристики детектора) — и получает карту ожидаемого разрешения. Это позволяет избежать напрасной траты времени и ресурсов, а также предсказать, какие детали образца будут видны, а какие останутся за гранью физического предела.