Metamateriale fliser øker følsomheten til store teleskoper

Simons Observatory er et senter som studerer endringer i den kosmiske mikrobølgen

bakgrunn - gjenværende elektromagnetisk strålingfra det tidlige stadiet av universet. Disse målingene vil bidra til å bedre forstå hvordan universet ble til, hva det er laget av og hvordan det utviklet seg til det det er i dag. 

Simons Observatory-teleskoper vilbruk et nytt ultrafølsomt millimeterkamera for å måle ettergløden fra big bang. Vi har utviklet en ny lavkostflis som skal brukes i kammeret for å absorbere miljøutslipp som kan forvrenge de målte signalene. 

 Zhilei Xu, hovedforfatter av artikkelen og postdoktor ved University of Pennsylvania

Forskerne viste atMikrobølgefliser laget av metamaterialer absorberer mer enn 99 % av millimeterbølgestrålingen og beholder egenskapene ved ekstremt lave temperaturer. 

Fliser kan lages ved sprøytestøping, og materialene som de er laget av er billig og økonomisk tilgjengelig.

Bakkebaserte millimeterteleskoper brukermottakere, er de kryogenisk avkjølt for å redusere støy og øke følsomheten. Mottakerteknologien har avansert så mye at enhver mengde strølys kan forringe bildet samtidig som det reduserer følsomheten til detektoren. 

Imidlertid utviklingen av et materiale som er i stand til å undertrykkeSpredt lys når du opererer ved så ekstremt lave temperaturer er litt av en utfordring. Tidligere forsøk resulterte i at materialer enten ikke ble effektivt avkjølt til kryogene temperaturer eller ikke oppnådde den nødvendige kombinasjonen av lav reflektans og høy absorpsjon. 

For å overvinne disse vanskelighetene, forskerevendt seg til metamaterialer, siden de kan utformes på en slik måte at de oppnår egenskaper som ikke finnes i naturen. Etter sofistikerte elektromagnetiske simuleringsstudier har forskere utviklet metamaterialer basert på et materiale som kombinerer karbon og plastpartikler.

Pass på at flisene er fra det nye metamaterialettåler termiske sykluser fra romtemperatur til kryogen temperatur, testet forskerne hvordan de ville kjøles ned til -272°C,  og målte deretter deres optiske egenskaper.

Tester har vist at metamaterialet har utmerkede refleksjonsegenskaper med lav spredning og absorberer nesten alle innkommende fotoner.

Les mer:

Abort og vitenskap: hva vil skje med barna som skal føde

Radarer har funnet det siste Tlingit-fortet i Alaska. De har lett etter ham i over 100 år

En tredjedel av dem som har kommet seg etter COVID-19, kommer tilbake til sykehuset. Hver åttende - dør