Metamateriale fliser øger følsomheden af ​​store teleskoper

Simons Observatory er et center, der studerer ændringer i den kosmiske mikrobølge

baggrund - elektromagnetisk stråling tilbagefra universets tidlige stadie. Disse målinger vil hjælpe med at forstå, hvordan universet blev til, hvad det er lavet af, og hvordan det udviklede sig til det, det er i dag. 

Simons Observatory teleskoper vilbrug et nyt ultrafølsomt millimeterkamera til at måle eftergløden fra big bang. Vi har udviklet en ny lavprisflise, der skal bruges i kammeret til at absorbere miljøemissioner, der kan forvrænge de målte signaler. 

 Zhilei Xu, hovedforfatter af papiret og postdoc ved University of Pennsylvania

Forskerne viste, atMikrobølgefliser lavet af metamaterialer absorberer mere end 99 % af millimeterbølgestrålingen og bevarer deres egenskaber ved ekstremt lave temperaturer. 

Fliser kan fremstilles ved sprøjtestøbning, og materialerne, som de er fremstillet af, er billige og økonomisk tilgængelige.

Jordbaserede millimeter teleskoper brugermodtagere er de kryogenisk afkølet for at reducere støj og øge følsomheden. Receiver-teknologien har avanceret så meget, at enhver mængde herreløst lys kan forringe billedet og samtidig reducere detektorens følsomhed. 

Men udviklingen af ​​et materiale, der er i stand til at undertrykkeSpredt lys, når man arbejder ved så ekstremt lave temperaturer, er noget af en udfordring. Tidligere forsøg resulterede i, at materialer enten ikke blev effektivt afkølet til kryogene temperaturer eller ikke opnåede den påkrævede kombination af lav reflektans og høj absorption. 

For at overvinde disse vanskeligheder, forskerevendte sig til metamaterialer, da de kan designes på en sådan måde, at de opnår egenskaber, der ikke findes i naturen. Efter sofistikerede elektromagnetiske simuleringsundersøgelser har forskere udviklet metamaterialer baseret på et materiale, der kombinerer kulstof og plastpartikler.

Sørg for, at fliserne er fra det nye metamaterialekan modstå termiske cyklusser fra stuetemperatur til kryogen, testede forskerne, hvordan de ville køle ned til -272°C,  og målte derefter deres optiske egenskaber.

Test har vist, at metamaterialet har fremragende reflektionsegenskaber med lav spredning og absorberer næsten alle indgående fotoner.

Læs mere:

Abort og videnskab: hvad vil der ske med de børn, der føder

Radarer har fundet det sidste Tlingit-fort i Alaska. De har ledt efter ham i over 100 år

En tredjedel af dem, der er kommet sig efter COVID-19, vender tilbage til hospitalet. Hver ottende - dør