Malý nový obvod by mohl výrazně změnit způsob, jakým mohou astronomové vidět infračervené světlo. Infračervené světlo tvoří 98% světla emitovaného od Velkého třesku. Lepší metody detekce s tímto novým zařízením by měly poskytnout nahlédnutí do nejranějších stádií tvorby hvězd a galaxií téměř před 14 miliardami let.
„V rozvíjejícím se vesmíru se první hvězdy od nás vzdálí rychlostí, která se blíží rychlosti světla,“ řekl Michael Gershenson, profesor fyziky v Rutgers a jeden z hlavních vyšetřovatelů. „Výsledkem je, že jejich světlo je silně červené, když se k nám dostane a vypadá infračerveně.“
Silná atmosféra Země však absorbuje daleko infračervené světlo a pozemní radioteleskopy nemohou detekovat velmi slabé světlo emitované těmito vzdálenými hvězdami. Vědci proto navrhují novou generaci vesmírných dalekohledů, aby shromáždili toto světlo. K provedení dalšího kroku v infračerveném pozorování jsou však zapotřebí nové a lepší detektory.
V současnosti se používají bolometry, které detekují infračervené a submilimetrové vlny měřením tepla generovaného při absorpci fotonů.
„Zařízení, které jsme vytvořili, které nazýváme nanobolometr s horkými elektrony, je potenciálně 100krát citlivější než existující bolometry,“ řekl Gershenson. „Je také rychlejší reagovat na světlo, které na něj dopadá.“
Nové zařízení je vyrobeno z titanu a kovů niobu. Má asi 500 nanometrů a 100 nanometrů široký a byl vyroben pomocí technik podobných těm, které se používají při výrobě počítačových čipů. Zařízení pracuje při velmi nízkých teplotách - asi 459 stupňů pod nulou Fahrenheita nebo jednu desetinu jednoho stupně nad absolutní nulou na Kelvinově stupnici.
Fotony dopadající na nanodetektorové tepelné elektrony v titanové sekci, která je tepelně izolována od okolního prostředí supravodivými elektrodami niobu. Detekováním infinitesimálního množství tepla generovaného v titanové sekci lze měřit světelnou energii absorbovanou detektorem. Zařízení dokáže detekovat jen jeden foton daleko infračerveného světla.
„Pomocí tohoto jediného detektoru jsme prokázali koncept,“ řekl Gershenson. „Konečným cílem je vytvořit a otestovat řadu 100 až 100 fotodetektorů, což je velmi obtížná inženýrská práce.“
Rutgers a Jet Propulsion Laboratory spolupracují na výstavbě nového infračerveného detektoru.
Gershenson očekává, že detektorová technologie bude užitečná pro zkoumání raného vesmíru, když satelitní infračervené dalekohledy začnou létat za 10 až 20 let. „Díky tomu bude naše nová technologie užitečná pro zkoumání hvězd a hvězdokup v nejvzdálenějších oblastech vesmíru,“ řekl.
Tady je originální dokument týmu.
Zdroj původních zpráv: Rutgers State University
