小さな新しい回路は、天文学者が赤外光を見ることができる方法に大きな違いをもたらす可能性があります。ビッグバン以来、放射された光の98％が赤外線です。この新しいデバイスを使用したより優れた検出方法は、約140億年前の星と銀河形成の初期段階の洞察を提供するはずです。
「拡大する宇宙では、最も初期の星が光速に近づく速度で私たちから遠ざかります」と、ラトガースの物理学教授であり、主任研究員の1人であるマイケルガーシェンソンは述べています。 「その結果、彼らの光は私たちに到達すると強く赤方偏移し、赤外線のように見えます。」
しかし、地球の厚い大気は遠赤外線を吸収し、地上の電波望遠鏡はこれらの遠く離れた星が発する非常に微弱な光を検出できません。科学者たちはこの光を集めるために新世代の宇宙望遠鏡を提案しています。しかし、赤外線観測の次のステップを実行するには、新しくてより良い検出器が必要です。
現在ボロメータが使用されており、光子が吸収されたときに発生する熱を測定することにより、赤外線とサブミリ波を検出します。
「ホットエレクトロンナノボロメーターと呼ぶ、私たちが作成したデバイスは、既存のボロメーターよりも100倍感度が高い可能性がある」とガーシェンソン氏は語った。 「また、それに当たる光に反応する方が速いです。」
新しいデバイスはチタンとニオブの金属でできています。その長さは約500ナノメートル、幅は100ナノメートルで、コンピューターチップの製造で使用されているものと同様の技術を使用して製造されました。このデバイスは、華氏0度未満の約459度、またはケルビンスケールで絶対零度を1度上回った1/10の非常に低い温度で動作します。
ナノ検出器に当たる光子は、超伝導ニオブリードによって環境から熱的に隔離されているチタンセクションの電子を加熱します。チタン部分で発生する極微量の熱を検出することにより、検出器が吸収した光エネルギーを測定できます。このデバイスは、遠赤外線の単一光子を検出できます。
「この単一の検出器を使用して、概念実証を実証しました」とガーシェンソン氏は語った。 「最終的な目標は、100 x 100のフォトディテクターのアレイを構築してテストすることです。これは、非常に難しいエンジニアリングの仕事です。」
ラトガースとジェット推進研究所は協力して新しい赤外線検出器を構築しています。
ガーシェンソン氏は、衛星ベースの遠赤外線望遠鏡が今から10〜20年後に飛行を始めるとき、この検出器技術が初期宇宙の探査に役立つことを期待しています。 「それは私たちの新技術を、宇宙の最も遠いところにある星や星団を調べるのに役立つでしょう」と彼は言った。
チームのオリジナルペーパーはここにあります。
元のニュースソース：ラトガース州立大学
