Een klein nieuw circuit kan een groot verschil maken in de manier waarop astronomen infrarood licht kunnen zien. Infraroodlicht maakt 98% uit van het licht dat sinds de oerknal wordt uitgezonden. Betere detectiemethoden met dit nieuwe apparaat zouden inzicht moeten geven in de vroegste stadia van de vorming van sterren en sterrenstelsels, bijna 14 miljard jaar geleden.
â € œIn het uitdijende heelal bewegen de vroegste sterren van ons weg met een snelheid die de lichtsnelheid nadert, â € ™ zei Michael Gershenson, hoogleraar natuurkunde bij Rutgers en een van de hoofdonderzoekers. â € œAls gevolg hiervan is hun licht sterk rood verschoven wanneer het ons bereikt, en lijkt het infrarood.â €
Maar de dikke atmosfeer van de aarde absorbeert ver-infrarood licht en radiotelescopen op de grond kunnen het zwakke licht van deze verre sterren niet detecteren. Daarom stellen wetenschappers een nieuwe generatie ruimtetelescopen voor om dit licht te verzamelen. Maar er zijn nieuwe en betere detectoren nodig om de volgende stap in infraroodobservatie te zetten.
Momenteel worden bolometers gebruikt, die infrarood- en submillimetergolven detecteren door de warmte te meten die wordt gegenereerd wanneer fotonen worden geabsorbeerd.
â € œHet apparaat dat we hebben gebouwd, dat we een hot-electron nanobolometer noemen, is potentieel 100 keer gevoeliger dan bestaande bolometers, â € zei Gershenson. â € œOok reageert het sneller op het licht dat erop valt.â €
Het nieuwe apparaat is gemaakt van titanium en niobium-metalen. Het is ongeveer 500 nanometer lang en 100 nanometer breed en is gemaakt met technieken die vergelijkbaar zijn met die bij de productie van computerchips. Het apparaat werkt bij zeer koude temperaturen - ongeveer 459 graden onder nul Fahrenheit, of een tiende van een graad boven het absolute nulpunt op de Kelvin-schaal.
Fotonen die de warmte-elektronen van de nanodetector raken in het titaniumgedeelte, dat thermisch geïsoleerd is van de omgeving door supergeleidende niobium-leads. Door de oneindig kleine hoeveelheid warmte die in het titaniumgedeelte wordt gegenereerd te detecteren, kan men de lichtenergie meten die door de detector wordt geabsorbeerd. Het apparaat kan slechts één foton van ver infrarood licht detecteren.
â € œMet deze enkele detector hebben we een proof of concept gedemonstreerd, â € ™ zei Gershenson. â € œHet uiteindelijke doel is om een array van 100 bij 100 fotodetectoren te bouwen en te testen, wat een zeer moeilijke technische klus is.â €
Rutgers en het Jet Propulsion Laboratory werken samen om de nieuwe infrarooddetector te bouwen.
Gershenson verwacht dat de detectortechnologie nuttig zal zijn voor het verkennen van het vroege universum wanneer satellietgebaseerde verre-infraroodtelescopen over 10 tot 20 jaar beginnen te vliegen. â € œDat maakt onze nieuwe technologie nuttig voor het onderzoeken van sterren en sterrenhopen in de verste uithoeken van het heelal, â € zei hij.
De originele paper van het team is hier te vinden.
Oorspronkelijke nieuwsbron: Rutgers State University
