Sirkuit baru yang mungil dapat membuat perbedaan besar dalam cara para astronom dapat melihat cahaya inframerah. Cahaya inframerah membentuk 98% dari cahaya yang dipancarkan sejak Big Bang. Metode deteksi yang lebih baik dengan perangkat baru ini harus memberikan wawasan ke tahap paling awal pembentukan bintang dan galaksi hampir 14 miliar tahun yang lalu.
"Di alam semesta yang mengembang, bintang-bintang paling awal bergerak menjauh dari kita dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya," kata Michael Gershenson, profesor fisika di Rutgers dan salah satu peneliti utama. â € œAkibatnya, cahayanya sangat bergeser merah ketika mencapai kita, muncul inframerah.â €
Tetapi atmosfer tebal Bumi menyerap cahaya inframerah-jauh, dan teleskop radio darat tidak dapat mendeteksi cahaya yang sangat redup yang dipancarkan oleh bintang-bintang yang jauh ini. Jadi para ilmuwan mengusulkan generasi baru teleskop ruang angkasa untuk mengumpulkan cahaya ini. Tetapi detektor baru dan lebih baik diperlukan untuk mengambil langkah selanjutnya dalam mengamati inframerah.
Saat ini bolometer digunakan, yang mendeteksi gelombang infra merah dan submilimeter dengan mengukur panas yang dihasilkan ketika foton diserap.
"Perangkat yang kami buat, yang kami sebut sebagai hot-electron nanobolometer, berpotensi 100 kali lebih sensitif daripada bolometer yang ada," kata Gershenson. â € œIa juga lebih cepat bereaksi terhadap cahaya yang mengenai itu.â €
Perangkat baru ini terbuat dari logam titanium dan niobium. Panjangnya sekitar 500 nanometer dan lebar 100 nanometer dan dibuat menggunakan teknik yang mirip dengan yang digunakan dalam pembuatan chip komputer. Perangkat beroperasi pada suhu yang sangat dingin - sekitar 459 derajat di bawah nol Fahrenheit, atau sepersepuluh dari satu derajat di atas nol mutlak pada skala Kelvin.
Foton yang menyerang elektron panas nanodetektor di bagian titanium, yang secara termal diisolasi dari lingkungan dengan superkonduktor lead niobium. Dengan mendeteksi jumlah panas yang sangat kecil yang dihasilkan di bagian titanium, seseorang dapat mengukur energi cahaya yang diserap oleh detektor. Perangkat ini dapat mendeteksi sedikitnya satu foton cahaya inframerah jauh.
â € œDengan detektor tunggal ini, kami telah menunjukkan bukti konsep, â € kata Gershenson. â € œTujuan akhir adalah untuk membangun dan menguji berbagai 100 oleh 100 fotografer, yang merupakan pekerjaan teknik yang sangat sulit.â €
Rutgers dan Jet Propulsion Laboratory bekerja bersama untuk membangun detektor inframerah baru.
Gershenson berharap teknologi detektor berguna untuk menjelajahi jagat raya awal ketika teleskop inframerah-jauh berbasis satelit mulai terbang 10 hingga 20 tahun dari sekarang. â € œItu akan membuat teknologi baru kita berguna untuk memeriksa bintang dan gugus bintang di wilayah terjauh di alam semesta, â € katanya.
Makalah asli tim dapat ditemukan di sini.
Sumber Berita Asli: Universitas Negeri Rutgers
