Un pequeño circuito nuevo podría marcar una gran diferencia en la forma en que los astrónomos pueden ver la luz infrarroja. La luz infrarroja constituye el 98% de la luz emitida desde el Big Bang. Los mejores métodos de detección con este nuevo dispositivo deberían proporcionar información sobre las primeras etapas de la formación de estrellas y galaxias hace casi 14 mil millones de años.
"En el universo en expansión, las primeras estrellas se alejan de nosotros a una velocidad cercana a la velocidad de la luz", dijo Michael Gershenson, profesor de física en Rutgers y uno de los principales investigadores. "Como resultado, su luz se desplaza fuertemente hacia el rojo cuando nos alcanza, apareciendo infrarroja".
Pero la espesa atmósfera de la Tierra absorbe luz infrarroja lejana, y los radiotelescopios terrestres no pueden detectar la tenue luz emitida por estas estrellas lejanas. Entonces, los científicos están proponiendo una nueva generación de telescopios espaciales para recolectar esta luz. Pero se necesitan detectores nuevos y mejores para dar el siguiente paso en la observación infrarroja.
Actualmente se utilizan bolómetros, que detectan ondas infrarrojas y submilimétricas midiendo el calor generado cuando se absorben los fotones.
"El dispositivo que construimos, que llamamos nanobolómetro de electrones calientes, es potencialmente 100 veces más sensible que los bolómetros existentes", dijo Gershenson. "También es más rápido reaccionar a la luz que lo golpea".
El nuevo dispositivo está hecho de metales de titanio y niobio. Tiene alrededor de 500 nanómetros de largo y 100 nanómetros de ancho y se realizó utilizando técnicas similares a las utilizadas en la fabricación de chips de computadora. El dispositivo funciona a temperaturas muy frías: aproximadamente 459 grados bajo cero Fahrenheit, o una décima de un grado sobre cero absoluto en la escala Kelvin.
Los fotones golpean los electrones de calor del nanodetector en la sección de titanio, que está aislada térmicamente del medio ambiente mediante cables de niobio superconductores. Al detectar la cantidad infinitesimal de calor generado en la sección de titanio, se puede medir la energía de la luz absorbida por el detector. El dispositivo puede detectar tan poco como un solo fotón de luz infrarroja lejana.
"Con este detector único, hemos demostrado una prueba de concepto", dijo Gershenson. "El objetivo final es construir y probar una serie de fotodetectores de 100 por 100, que es un trabajo de ingeniería muy difícil".
Rutgers y el Laboratorio de Propulsión a Chorro están trabajando juntos para construir el nuevo detector infrarrojo.
Gershenson espera que la tecnología del detector sea útil para explorar el universo temprano cuando los telescopios de infrarrojo lejano basados en satélites comiencen a volar dentro de 10 a 20 años. "Eso hará que nuestra nueva tecnología sea útil para examinar estrellas y cúmulos estelares en los confines más lejanos del universo", dijo.
El documento original del equipo se puede encontrar aquí.
Fuente original de noticias: Universidad Estatal de Rutgers
