Fortschrittliche Photonensensoren könnten helfen, in Exoplaneten hineinzuschauen

Physiker der University of California in Santa Barbara haben Photonendetektoren verbessert. Neue Methode

Reduziert die Energieverluste erheblich und erhöht siespektrale Auflösung des Geräts. Die Forscher gehen davon aus, dass die verbesserten Sensoren das von der Oberfläche von Exoplaneten reflektierte und nicht nur von deren Atmosphäre gestreute Licht erkennen werden.

Forscher haben Mikrowelle modifiziertkinetische Induktivitätsdetektoren (MKID). Diese Sensoren nutzen den photoelektrischen Effekt. Ein Photon, das in den Sensor eindringt, schlägt ein Elektron nieder, das dann als Signal erkannt werden kann, das für die Verarbeitung durch einen Mikroprozessor geeignet ist, erklären die Entwickler.

Ein MCID ist in der Regel ein Supraleiter, der sich auf einem Substrat befindet. Die Forscher stellten fest, dass einige der Elektronen aus dem Sensor in das Saphirsubstrat „durchgesickert“ waren, was die Messgenauigkeit verringerte.

Das haben die Forscher in ihrer Arbeit gezeigtEine Schicht aus Indiummetall, die zwischen dem supraleitenden Sensor und dem Substrat platziert wird, reduziert den Energieverlust drastisch und erhöht die Auflösung des Photonendetektors.

Gerätediagramm. Die gelbe Schicht aus Indium blockiert Photonen, verhindert aber nicht die freie Bewegung von Phononen mit niedrigerer Energie. Quelle: Nicholas Zobrist et al., Physical Review Letters

Physiker haben ein neues Gerät getestet undfanden heraus, dass die neue Methode den Fehler bei der Messung der Lichtwellenlänge von 10 % auf 5 % reduzierte. Mit diesem System ist es nun beispielsweise möglich, Photonen mit einer Wellenlänge von 1000 nm mit einer Genauigkeit von 50 nm zu messen.

Die Entwickler glauben, dass die neuen Sensoren helfen werdenBlick ins Innere von Exoplaneten. Derzeit können Wissenschaftler nur eine winzige Teilmenge solcher Objekte spektroskopieren. Der Planet muss zwischen seinem Stern und der Erde hindurchgehen, und er muss eine dichte Atmosphäre haben, damit genügend Licht für die Arbeit der Forscher durch ihn hindurchtreten kann. Und selbst unter solchen Bedingungen ist das Verhältnis von Information und Rauschen sehr hoch. Wissenschaftler glauben, dass Sensoren mit hoher spektraler Auflösung dieses Problem lösen werden.

Titelbild: Ben Mazin, UC Santa Barbara

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