Ένα μικροσκοπικό νέο κύκλωμα θα μπορούσε να κάνει μεγάλη διαφορά στον τρόπο που οι αστρονόμοι βλέπουν υπέρυθρο φως. Το υπέρυθρο φως αντιπροσωπεύει το 98% του φωτός που εκπέμπεται από το Big Bang. Καλύτερες μέθοδοι ανίχνευσης με αυτήν τη νέα συσκευή θα πρέπει να παρέχουν πληροφορίες για τα πρώτα στάδια σχηματισμού αστεριών και γαλαξιών πριν από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια.
«Στο αναπτυσσόμενο σύμπαν, τα πρώτα αστέρια απομακρύνονται από εμάς με ταχύτητα που πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός», δήλωσε ο Μάικλ Γκέρσενσον, καθηγητής φυσικής στο Rutgers και ένας από τους κορυφαίους ερευνητές. "Ως αποτέλεσμα, το φως τους μετατοπίζεται έντονα κόκκινο όταν φτάνει σε εμάς, εμφανίζεται υπέρυθρη."
Αλλά η πυκνή ατμόσφαιρα της Γης απορροφά πολύ υπέρυθρο φως και τα επίγεια ραδιοτηλεσκόπια δεν μπορούν να ανιχνεύσουν το πολύ αχνό φως που εκπέμπεται από αυτά τα μακρινά αστέρια. Έτσι, οι επιστήμονες προτείνουν μια νέα γενιά διαστημικών τηλεσκοπίων για να συλλέξουν αυτό το φως. Αλλά χρειάζονται νέοι και καλύτεροι ανιχνευτές για να κάνουν το επόμενο βήμα στην παρατήρηση υπέρυθρων.
Επί του παρόντος χρησιμοποιούνται βολόμετρα, τα οποία ανιχνεύουν κύματα υπερύθρου και υπομετρικού μετρώντας τη θερμότητα που παράγεται όταν απορροφώνται τα φωτόνια.
«Η συσκευή που κατασκευάσαμε, την οποία ονομάζουμε νανοβολόμετρο θερμού-ηλεκτρονίου, είναι δυνητικά 100 φορές πιο ευαίσθητη από τα υπάρχοντα βολόμετρα», δήλωσε ο Gershenson. «Είναι επίσης πιο γρήγορο να αντιδράσεις στο φως που το χτυπά»
Η νέα συσκευή είναι κατασκευασμένη από μέταλλο τιτανίου και νιοβίου. Έχει μήκος περίπου 500 νανόμετρα και πλάτος 100 νανόμετρα και κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας τεχνικές παρόμοιες με αυτές που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή τσιπ υπολογιστών. Η συσκευή λειτουργεί σε πολύ κρύες θερμοκρασίες - περίπου 459 βαθμούς κάτω από το μηδέν Φαρενάιτ ή το ένα δέκατο του ενός βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν στην κλίμακα Kelvin.
Τα φωτόνια που χτυπούν τα ηλεκτρόνια νανοανιχνευτή στο τμήμα τιτανίου, το οποίο είναι θερμικά απομονωμένο από το περιβάλλον από υπεραγώγιμα καλώδια νιοβίου. Ανιχνεύοντας την άπειρη ποσότητα θερμότητας που παράγεται στο τμήμα τιτανίου, μπορεί κανείς να μετρήσει την ελαφριά ενέργεια που απορροφά ο ανιχνευτής. Η συσκευή μπορεί να ανιχνεύσει μόλις ένα μόνο φωτόνιο υπέρυθρου φωτός.
«Με αυτόν τον μοναδικό ανιχνευτή, έχουμε δείξει μια απόδειξη της ιδέας», δήλωσε ο Gershenson. «Ο τελικός στόχος είναι να δημιουργήσουμε και να δοκιμάσουμε μια σειρά από 100 με 100 φωτοανιχνευτές, κάτι που είναι πολύ δύσκολο μηχανικό.»
Η Rutgers και το Jet Propulsion Laboratory συνεργάζονται για την κατασκευή του νέου ανιχνευτή υπερύθρων.
Ο Gershenson αναμένει ότι η τεχνολογία ανιχνευτή θα είναι χρήσιμη για την εξερεύνηση του πρώιμου σύμπαντος όταν τα τηλεσκόπια υπερύθρων που βασίζονται σε δορυφόρους αρχίζουν να πετούν 10 έως 20 χρόνια από τώρα. «Αυτό θα κάνει τη νέα μας τεχνολογία χρήσιμη για την εξέταση αστεριών και συστάδων αστεριών στις πιο απομακρυσμένες περιοχές του σύμπαντος», είπε.
Το πρωτότυπο έγγραφο της ομάδας βρίσκεται εδώ.
Αρχική Πηγή Ειδήσεων: Rutgers State University
