Un mic nou circuit ar putea face o mare diferență în modul în care astronomii pot vedea lumina în infraroșu. Lumina infraroșie reprezintă 98% din lumina emisă de la Big Bang. Metodele mai bune de detectare cu acest nou dispozitiv ar trebui să ofere informații despre cele mai timpurii stadii ale formării stelelor și galaxiei în urmă cu aproape 14 miliarde de ani.
„În universul în expansiune, primele stele se îndepărtează de noi cu o viteză care se apropie de viteza luminii”, a spus Michael Gershenson, profesor de fizică la Rutgers și unul dintre investigatorii principali. „Drept urmare, lumina lor este puternic redusă când ajunge la noi, apărând în infraroșu”
Dar atmosfera groasă a Pământului absoarbe lumina cu infraroșu îndepărtat, iar radiotelescoapele la sol nu pot detecta lumina foarte slabă emisă de aceste stele îndepărtate. Așadar, oamenii de știință propun o nouă generație de telescoape spațiale pentru a aduna această lumină. Dar detectoarele noi și mai bune sunt necesare pentru a face următorul pas în observarea în infraroșu.
În prezent sunt utilizate bolometre, care detectează undele infraroșu și submillimetru prin măsurarea căldurii generate la absorbția fotonilor.
„Dispozitivul pe care l-am construit, pe care îl numim nanobolometru cu electroni fierbinți, este potențial de 100 de ori mai sensibil decât bolometrele existente”, a spus Gershenson. „De asemenea, este mai rapid să reacționezi la lumina care o lovește”
Noul dispozitiv este realizat din metale de titan și niobiu. Are aproximativ 500 nanometri lungime și 100 nanometri lățime și a fost realizat folosind tehnici similare celor utilizate în fabricarea de cipuri. Aparatul funcționează la temperaturi foarte reci - aproximativ 459 grade sub zero Fahrenheit sau o zecime de un grad peste zero absolut pe scara Kelvin.
Fotoni care lovește electronii de căldură nanodetector în secțiunea de titan, care este izolată termic de mediul înconjurător prin cabluri superioare de niobiu. Prin detectarea cantității infinitesimale de căldură generată în secțiunea de titan, se poate măsura energia lumină absorbită de detector. Dispozitivul poate detecta cât mai puțin un foton de lumină infraroșie.
„Cu acest singur detector, am demonstrat o dovadă a conceptului”, a spus Gershenson. „Obiectivul final este construirea și testarea unui tablou de 100 cu 100 fotodetectoare, ceea ce este o lucrare inginerească foarte dificilă”.
Rutgers și Jet Propulsion Laboratory lucrează împreună pentru construirea noului detector cu infraroșu.
Gershenson se așteaptă ca tehnologia detectorului să fie utilă pentru explorarea universului timpuriu, când telescoapele cu infraroșu îndepărtat bazate pe satelit încep să zboare între 10 și 20 de ani de acum încolo. „Acest lucru va face ca noua noastră tehnologie să fie utilă pentru examinarea stelelor și a grupurilor de stele la cele mai îndepărtate zone ale universului”, a spus el.
Hârtia orginală a echipei poate fi găsită aici.
Sursa de știri originală: Universitatea de Stat Rutgers
