Metamaterialplattor ökar känsligheten hos stora teleskop

Simons observatorium är ett centrum som studerar förändringar i den kosmiska mikrovågen

Dessa mätningar kommer att hjälpabättre förstå hur universum kom till, vad det är gjort av och hur det utvecklades till vad det är idag. 

Simonsobservatoriets teleskop kommer att använda en ny ultrakänslig millimeterkamera för att mäta efterglöden av big bang.Vi har utvecklat en ny lågkostnadsplatta som kommer att användas i kammaren för att absorbera miljöutsläpp som kanförvränga de uppmätta signalerna. 

 Zhilei Xu, huvudförfattare till artikeln och postdoktor vid University of Pennsylvania

Forskarna visade att de mikrovågsmetamaterialplattor de utvecklade absorberarMer än 99 % av strålningen är millimetervåglängder och behåller sina egenskaper vid extremt låga temperaturer. 

Plattor kan tillverkas genom formsprutning, och materialen som de tillverkas av är billiga och ekonomiskt tillgängliga.

Markbaserade millimeterteleskop använder mottagare som kyls till kryogena temperaturer för att minska brus och öka känsligheten.Mottagartekniken har utvecklats så mycket att hur mycket spritt ljus som helst kanförsämra bilden samtidigt som detektorns känslighet minskas. 

Att utveckla ett material som kan undertrycka ströljus när det arbetar vid så extremt låga temperaturer är dock ganska utmanande.Tidigare försök resulterade i att material antingen inte kunde kylas effektivt till kryogena temperaturer eller misslyckades med att uppnå den nödvändiga kombinationen av låg reflektivitet och hög absorption. 

För att övervinna dessa svårigheter, forskarevänt sig till metamaterial, eftersom de kan utformas på ett sådant sätt att man får egenskaper som inte finns i naturen. Efter sofistikerade elektromagnetiska simuleringsstudier har forskare utvecklat metamaterial baserat på ett material som kombinerar kol- och plastpartiklar.

Genom att se till att plattor tillverkade av det nya metamaterialet kan motstå termiska cykler frånFrån rumstemperatur till kryogen testade forskarna hur de skulle kylas ner till -272 °C  och mätte sedan deras optiska prestanda.

Tester har visat att metamaterialet har utmärkta reflektionsegenskaper med låg spridning och absorberar nästan alla inkommande fotoner.

Läs mer:

Abort och vetenskap: vad kommer att hända med barnen som kommer att föda

Radarer har hittat det sista Tlingit-fortet i Alaska. De har letat efter honom i över 100 år

En tredjedel av dem som har återhämtat sig från COVID-19 återvänder till sjukhuset. Var åttonde - dör