Một mạch nhỏ mới có thể tạo ra sự khác biệt lớn trong cách các nhà thiên văn học có thể nhìn thấy ánh sáng hồng ngoại. Ánh sáng hồng ngoại chiếm 98% ánh sáng phát ra từ Vụ nổ lớn. Các phương pháp phát hiện tốt hơn với thiết bị mới này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các giai đoạn sớm nhất của sự hình thành sao và thiên hà gần 14 tỷ năm trước.
"Trong vũ trụ đang giãn nở, những ngôi sao sớm nhất rời xa chúng ta với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng," Michael Gershenson, giáo sư vật lý tại Rutgers và một trong những nhà điều tra chính cho biết. "Kết quả là, ánh sáng của chúng bị thay đổi màu đỏ mạnh khi chiếu tới chúng ta, xuất hiện tia hồng ngoại."
Nhưng bầu khí quyển dày của Trái đất hấp thụ ánh sáng hồng ngoại xa và kính viễn vọng vô tuyến mặt đất có thể phát hiện ra ánh sáng rất mờ phát ra từ những ngôi sao ở xa này. Vì vậy, các nhà khoa học đang đề xuất một thế hệ kính viễn vọng không gian mới để thu thập ánh sáng này. Nhưng các máy dò mới và tốt hơn là cần thiết để thực hiện bước tiếp theo trong quan sát hồng ngoại.
Hiện tại các thước đo được sử dụng, giúp phát hiện sóng hồng ngoại và sóng dưới bằng cách đo nhiệt lượng sinh ra khi các photon được hấp thụ.
"Thiết bị chúng tôi chế tạo, mà chúng tôi gọi là máy đo nano điện tử nóng, có khả năng nhạy gấp 100 lần so với thiết bị đo áp suất hiện có," Gershenson nói. "Nó cũng nhanh hơn để phản ứng với ánh sáng chiếu vào nó."
Thiết bị mới được làm bằng kim loại titan và niobi. Nó dài khoảng 500 nanomet và rộng 100 nanomet và được chế tạo bằng các kỹ thuật tương tự như được sử dụng trong sản xuất chip máy tính. Thiết bị hoạt động ở nhiệt độ rất lạnh - khoảng 459 độ dưới 0 Fahrenheit, hoặc một phần mười của một độ trên độ không tuyệt đối trên thang Kelvin.
Các photon tấn công các electron nhiệt của nanodetector trong phần titan, được cách ly nhiệt với môi trường bằng các đạo trình niobi siêu dẫn. Bằng cách phát hiện lượng nhiệt vô hạn được tạo ra trong phần titan, người ta có thể đo năng lượng ánh sáng được máy dò hấp thụ. Thiết bị có thể phát hiện ít nhất là một photon ánh sáng hồng ngoại xa.
"Với máy dò đơn này, chúng tôi đã chứng minh một bằng chứng về khái niệm," Gershenson nói. "Mục tiêu cuối cùng là xây dựng và thử nghiệm một mảng 100 đến 100 bộ tách sóng quang, đây là một công việc kỹ thuật rất khó khăn."
Rutgers và Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực đang hợp tác để chế tạo máy dò hồng ngoại mới.
Gershenson hy vọng công nghệ máy dò sẽ hữu ích cho việc khám phá vũ trụ sơ khai khi các kính viễn vọng hồng ngoại xa dựa trên vệ tinh bắt đầu bay 10 đến 20 năm kể từ bây giờ. "Điều đó sẽ làm cho công nghệ mới của chúng tôi trở nên hữu ích để kiểm tra các ngôi sao và cụm sao ở những nơi xa nhất của vũ trụ," ông nói.
Có thể tìm thấy tờ giấy ban đầu của đội ở đây.
Nguồn tin tức gốc: Đại học bang Rutgers
