เซ็นเซอร์โฟตอนขั้นสูงสามารถส่องเข้าไปในดาวเคราะห์นอกระบบได้

นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตา บาร์บารา ได้ปรับปรุงเครื่องตรวจจับโฟตอน วิธีการใหม่

ลดการสูญเสียพลังงานอย่างมีนัยสำคัญเพิ่มขึ้นความละเอียดสเปกตรัมของอุปกรณ์ นักวิจัยเชื่อว่าเซ็นเซอร์ที่ได้รับการอัพเกรดจะตรวจจับแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ และไม่ใช่แค่กระเจิงตามชั้นบรรยากาศเท่านั้น

นักวิจัยได้ดัดแปลงไมโครเวฟเครื่องตรวจจับความเหนี่ยวนำจลนศาสตร์ (MKID) เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก โฟตอนที่เข้าสู่เซ็นเซอร์จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมา ซึ่งสามารถตรวจจับได้ว่าเป็นสัญญาณที่เหมาะสมสำหรับการประมวลผลโดยไมโครโปรเซสเซอร์ นักพัฒนาอธิบาย

ตามกฎแล้ว MCID เป็นตัวนำยิ่งยวดที่ตั้งอยู่บนพื้นผิว นักวิจัยพบว่าอิเล็กตรอนบางตัวจากเซ็นเซอร์ "รั่ว" ลงในสารตั้งต้นไพลิน ทำให้ความแม่นยำในการวัดลดลง

ในการทำงานของพวกเขานักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าผอมชั้นของโลหะอินเดียมที่วางอยู่ระหว่างเซ็นเซอร์ตัวนำยิ่งยวดและซับสเตรตช่วยลดการรั่วไหลของพลังงานได้อย่างมาก ทำให้ความละเอียดของเครื่องตรวจจับโฟตอนเพิ่มขึ้น

ไดอะแกรมอุปกรณ์ ชั้นสีเหลืองของอินเดียมปิดกั้นโฟตอน แต่ไม่ได้ป้องกันการเคลื่อนที่ของโฟตอนอย่างอิสระด้วยพลังงานที่ต่ำกว่า ที่มา: Nicholas Zobrist et al, Physical Review Letters

นักฟิสิกส์ได้ทดสอบอุปกรณ์ใหม่และพบว่าวิธีการใหม่ช่วยลดความผิดพลาดในการวัดความยาวคลื่นของแสงจาก 10% เป็น 5% ตัวอย่างเช่น ด้วยระบบนี้ ขณะนี้สามารถวัดโฟตอนด้วยความยาวคลื่น 1,000 นาโนเมตรได้อย่างแม่นยำที่ 50 นาโนเมตร

นักพัฒนาเชื่อว่าเซ็นเซอร์ใหม่จะช่วยได้มองเข้าไปในดาวเคราะห์นอกระบบ ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สามารถทำการสเปกโตรสโคปีได้เฉพาะในส่วนย่อยของวัตถุดังกล่าวเท่านั้น ดาวเคราะห์ต้องผ่านระหว่างดาวฤกษ์กับโลก และต้องมีชั้นบรรยากาศหนาแน่นเพื่อให้แสงผ่านได้เพียงพอสำหรับการทำงานของนักวิจัย และแม้ในสภาวะดังกล่าว อัตราส่วนของข้อมูลและสัญญาณรบกวนก็สูงมาก นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเซ็นเซอร์ที่มีความละเอียดสเปกตรัมสูงจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้

ภาพหน้าปก: Ben Mazin, UC Santa Barbara

อ่านเพิ่มเติม:

หลุมดำในดาราจักรพิสูจน์แล้วว่าไอน์สไตน์คิดถูก สิ่งหลัก

"เจมส์เวบบ์" จะแสดงพื้นที่ก่อนบิ๊กแบง: นักดาราศาสตร์ใกล้จะค้นพบโลก

ดู "ไททานิค" สวรรค์ที่จะใช้พลังงานนิวเคลียร์