Le piastrelle di metamateriale aumentano la sensibilità dei grandi telescopi

L'Osservatorio Simons è un centro che studia i cambiamenti nelle microonde cosmiche

sfondo: radiazione elettromagnetica rimanentedallo stadio primordiale dell'Universo. Queste misurazioni aiuteranno a comprendere meglio come è nato l'Universo, di cosa è fatto e come si è evoluto fino a diventare quello che è oggi. 

I telescopi dell'Osservatorio Simons lo farannoutilizzare una nuova fotocamera millimetrica ultrasensibile per misurare il bagliore residuo del big bang. Abbiamo sviluppato una nuova piastrella a basso costo che verrà utilizzata nella camera per assorbire le emissioni ambientali che possono distorcere i segnali misurati. 

 Zhilei Xu, autore principale dell'articolo e ricercatore post-dottorato presso l'Università della Pennsylvania

I ricercatori hanno dimostrato che ilLe piastrelle per microonde realizzate con metamateriali assorbono oltre il 99% delle radiazioni delle onde millimetriche e mantengono le loro proprietà a temperature estremamente basse. 

Le piastrelle possono essere realizzate mediante stampaggio a iniezione ei materiali con cui sono realizzate sono poco costosi ed economicamente disponibili.

Utilizzo di telescopi millimetrici terrestriricevitori, sono raffreddati criogenicamente per ridurre il rumore e aumentare la sensibilità. La tecnologia del ricevitore è così avanzata che qualsiasi quantità di luce diffusa può degradare l'immagine riducendo la sensibilità del rilevatore. 

Tuttavia, lo sviluppo di un materiale in grado di sopprimereLa luce diffusa quando si opera a temperature così basse è una vera sfida. I tentativi precedenti hanno portato i materiali a non essere raffreddati efficacemente a temperature criogeniche o a non raggiungere la combinazione richiesta di bassa riflettanza e alto assorbimento.

Per superare queste difficoltà, i ricercatoririvolto a metamateriali, poiché possono essere progettati in modo tale da ottenere proprietà non presenti in natura. Dopo sofisticati studi di simulazione elettromagnetica, gli scienziati hanno sviluppato metamateriali basati su un materiale che combina particelle di carbonio e plastica.

Assicurarsi che le tessere provengano dal nuovo metamaterialepossono resistere a cicli termici dalla temperatura ambiente alla temperatura criogenica, i ricercatori hanno testato come si raffredderebbero fino a -272°C,  e poi misurato le loro caratteristiche ottiche.

I test hanno dimostrato che il metamateriale ha eccellenti proprietà di riflessione con bassa dispersione e assorbe quasi tutti i fotoni in arrivo.

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