I sensori fotonici avanzati potrebbero aiutare a scrutare all'interno degli esopianeti

I fisici dell'Università della California a Santa Barbara hanno migliorato i rilevatori di fotoni. Nuovo metodo

riduce significativamente le perdite di energia, aumentandorisoluzione spettrale del dispositivo. I ricercatori ritengono che i sensori potenziati rileveranno la luce riflessa dalla superficie degli esopianeti e non solo quella diffusa dalle loro atmosfere.

I ricercatori hanno modificato il microonderivelatori di induttanza cinetica (MKID). Questi sensori utilizzano l'effetto fotoelettrico. Un fotone che entra nel sensore abbatte un elettrone, che può quindi essere rilevato come un segnale adatto per l'elaborazione da parte di un microprocessore, spiegano gli sviluppatori.

Di norma, un MCID è un superconduttore posizionato su un substrato. I ricercatori hanno scoperto che alcuni degli elettroni del sensore "perdevano" nel substrato di zaffiro, riducendo la precisione della misurazione.

Nel loro lavoro, i ricercatori hanno dimostrato che sono sottiliUno strato di indio metallico posizionato tra il sensore superconduttore e il substrato riduce drasticamente la perdita di energia, aumentando la risoluzione del rilevatore di fotoni.

Schema del dispositivo. Lo strato giallo di indio blocca i fotoni, ma non impedisce il libero movimento dei fononi con energia inferiore. Fonte: Nicholas Zobrist et al, Physical Review Letters

I fisici hanno testato un nuovo dispositivo escoperto che il nuovo metodo ha ridotto l'errore nella misurazione della lunghezza d'onda della luce dal 10% al 5%. Ad esempio, con questo sistema è ora possibile misurare fotoni con una lunghezza d'onda di 1000 nm con una precisione di 50 nm.

Gli sviluppatori ritengono che i nuovi sensori aiuterannoguarda dentro gli esopianeti. Attualmente, gli scienziati possono eseguire la spettroscopia solo su un minuscolo sottoinsieme di questi oggetti. Il pianeta deve passare tra la sua stella e la Terra e deve avere un'atmosfera densa per consentire il passaggio di luce sufficiente per il lavoro dei ricercatori. E anche in tali condizioni, il rapporto tra informazioni e rumore è molto alto. Gli scienziati ritengono che i sensori con un'elevata risoluzione spettrale risolveranno questo problema.

Immagine di copertina: Ben Mazin, UC Santa Barbara

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