يمكن لدائرة جديدة صغيرة أن تحدث فرقًا كبيرًا في طريقة رؤية الفلكيين للأشعة تحت الحمراء. يشكل ضوء الأشعة تحت الحمراء 98٪ من الضوء المنبعث منذ الانفجار الكبير. يجب أن توفر طرق الكشف الأفضل مع هذا الجهاز الجديد رؤى في المراحل الأولى من تكوين النجوم والمجرات قبل حوالي 14 مليار سنة.
قال مايكل جيرشنسون ، أستاذ الفيزياء في روتجرز وأحد الباحثين الرئيسيين: "في الكون الآخذ في الاتساع ، تبتعد النجوم الأولى عنا بسرعة تقترب من سرعة الضوء". ونتيجة لذلك ، يتحول ضوءها إلى اللون الأحمر بقوة عندما يصل إلينا ، ويظهر بالأشعة تحت الحمراء.
لكن الغلاف الجوي السميك للأرض يمتص ضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة ، ولا تستطيع التلسكوبات الراديوية الأرضية اكتشاف الضوء الخافت المنبعث من هذه النجوم البعيدة. لذا يقترح العلماء جيلًا جديدًا من التلسكوبات الفضائية لجمع هذا الضوء. ولكن هناك حاجة إلى أجهزة كشف جديدة وأفضل لاتخاذ الخطوة التالية في المراقبة بالأشعة تحت الحمراء.
تُستخدم مقاييس ضغط الدم حاليًا ، والتي تكتشف موجات الأشعة تحت الحمراء والمقياس دون قياس الحرارة المتولدة عند امتصاص الفوتونات.
وقال غيرشنسون: "إن الجهاز الذي بنيناه ، والذي نسميه مقياس نانو إلكترون ساخن ، قد يكون أكثر حساسية لمائة مرة من مقاييس ضغط الدم الموجودة". • من الأسرع أيضًا الرد على الضوء الذي يضربه
الجهاز الجديد مصنوع من معدن التيتانيوم والنيوبيوم. يبلغ طوله حوالي 500 نانومتر وعرضه 100 نانومتر وقد تم تصنيعه باستخدام تقنيات مشابهة لتلك المستخدمة في تصنيع شرائح الكمبيوتر. يعمل الجهاز في درجات حرارة شديدة البرودة - حوالي 459 درجة تحت الصفر فهرنهايت ، أو عُشر درجة واحدة فوق الصفر المطلق على مقياس كلفن.
الفوتونات تضرب إلكترونات الحرارة للكشف عن النانو في قسم التيتانيوم ، والتي يتم عزلها حرارياً من البيئة عن طريق التوصيل الفائق للنيوبيوم. من خلال الكشف عن الكمية اللامتناهية من الحرارة المتولدة في قسم التيتانيوم ، يمكن للمرء قياس طاقة الضوء التي يمتصها الكاشف. يمكن للجهاز اكتشاف القليل من الفوتون واحد من ضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة.
قال غيرشنسون: "مع هذا الكاشف الفردي ، أظهرنا دليلاً على المفهوم". • الهدف النهائي هو بناء واختبار مجموعة من 100 من 100 كاشف ضوئي ، وهي مهمة هندسية صعبة للغاية.
يعمل Rutgers ومختبر الدفع النفاث معًا لبناء كاشف الأشعة تحت الحمراء الجديد.
يتوقع غيرشنسون أن تكون تقنية الكاشف مفيدة لاستكشاف الكون المبكر عندما تبدأ تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء البعيدة بالأقمار الصناعية بالتحليق بعد 10 إلى 20 عامًا من الآن. وقال: "هذا سيجعل تقنيتنا الجديدة مفيدة لفحص النجوم وعناقيد النجوم في أقصى أطراف الكون".
يمكن العثور على الورقة الأصلية للفريق هنا.
مصدر الخبر الأصلي: جامعة ولاية روتجرز
