Eine winzige neue Schaltung könnte einen großen Unterschied in der Art und Weise bewirken, wie Astronomen Infrarotlicht sehen können. Infrarotlicht macht 98% des seit dem Urknall emittierten Lichts aus. Bessere Nachweismethoden mit diesem neuen Gerät sollten Einblicke in die frühesten Stadien der Stern- und Galaxienbildung vor fast 14 Milliarden Jahren geben.
â € žIm expandierenden Universum entfernen sich die frühesten Sterne mit einer Geschwindigkeit von uns, die sich der Lichtgeschwindigkeit nähertâ € œ, sagte Michael Gershenson, Professor für Physik bei Rutgers und einer der führenden Ermittler.  »Infolgedessen ist ihr Licht stark rot verschoben, wenn es uns erreicht, und erscheint infrarot.«
Die dicke Erdatmosphäre absorbiert jedoch fernes Infrarotlicht, und bodengestützte Radioteleskope können das sehr schwache Licht dieser weit entfernten Sterne nicht erkennen. Daher schlagen Wissenschaftler eine neue Generation von Weltraumteleskopen vor, um dieses Licht zu sammeln. Es sind jedoch neue und bessere Detektoren erforderlich, um den nächsten Schritt in der Infrarotbeobachtung zu unternehmen.
Derzeit werden Bolometer verwendet, die Infrarot- und Submillimeterwellen durch Messung der Wärme erfassen, die bei der Absorption von Photonen entsteht.
â € žDas von uns gebaute Gerät, das wir als Heißelektronen-Nanobolometer bezeichnen, ist möglicherweise 100-mal empfindlicher als vorhandene Bolometerâ € œ, sagte Gershenson. â € žEs ist auch schneller, auf das Licht zu reagieren, das es trifft.â € œ
Das neue Gerät besteht aus Titan und Niobmetallen. Es ist ungefähr 500 Nanometer lang und 100 Nanometer breit und wurde unter Verwendung von Techniken hergestellt, die denen ähnlich sind, die bei der Herstellung von Computerchips verwendet werden. Das Gerät arbeitet bei sehr kalten Temperaturen - etwa 459 Grad unter Null Fahrenheit oder ein Zehntel Grad über dem absoluten Nullpunkt auf der Kelvin-Skala.
Photonen, die auf die Nanodetektor-Wärmeelektronen im Titanabschnitt treffen, der durch supraleitende Niobleitungen thermisch von der Umgebung isoliert ist. Durch Erfassen der infinitesimalen Wärmemenge, die im Titanabschnitt erzeugt wird, kann die vom Detektor absorbierte Lichtenergie gemessen werden. Das Gerät kann nur ein einziges Photon von fernem Infrarotlicht erfassen.
â € žMit diesem einzelnen Detektor haben wir einen Proof of Concept demonstriertâ € œ, sagte Gershenson. "Das endgültige Ziel ist es, ein Array von 100 mal 100 Fotodetektoren zu bauen und zu testen, was eine sehr schwierige technische Aufgabe ist."
Rutgers und das Jet Propulsion Laboratory arbeiten zusammen, um den neuen Infrarotdetektor zu bauen.
Gershenson erwartet, dass die Detektortechnologie für die Erforschung des frühen Universums nützlich sein wird, wenn satellitengestützte Ferninfrarot-Teleskope in 10 bis 20 Jahren zu fliegen beginnen. â € žDas wird unsere neue Technologie nützlich machen, um Sterne und Sternhaufen am entferntesten im Universum zu untersuchenâ € œ, sagte er.
Das Originalpapier des Teams finden Sie hier.
Ursprüngliche Nachrichtenquelle: Rutgers State University
