Wie könnte eine supraleitende Kamera Astrophysik revolutionieren.

In den letzten vier Jahrzehnten erfreut sich das Gebiet der Astrophysik ein paar massive technologische Fortschritte. Zunächst sprangen wir aus archaischen fotografischen Platten, die auf chemischen Emulsionen, paar Geräte (CCDs) aufzuladen. Jetzt könnte der Übergang von CCDs um hyperspektrale imaging-Geräte, die exotische supraleitende Materialien nutzen ändern wie wir die Sterne sehen für immer.

"Als wir von fotografischen Platten, die im heutigen Elektronik eingeschaltet, pro-Pixel-Leistung der Melder durch einen Faktor von 20, ging", erklärt Ben Mazin, Assistant Professor für Physik an der UC Santa Barbara. Und seine neue hyperspektrale imaging-Gerät könnte eine noch größere Steigerung der Menschheit tief peering Teleskope.

"Was wir gemacht haben im Wesentlichen eine hyperspektrale Videokamera mit keinen inneren Lärm," sagte Mazin in einer Pressemitteilung. "Auf einer Pixel-pro-Pixel-Basis ist es ein Quantensprung von Halbleiterdetektoren;" Es ist so groß ein Sprung aus Film Halbleiter werde, wie es diese Supraleiter aus Halbleitern wird. Dadurch werden alle Arten von wirklich interessanten Instrumenten, die auf Basis dieser Technologie."

CCDs setzen auf Halbleiter-Technologie, um Bilder zu erstellen. Eingehenden Photonen schlagen den Sensor und wackeln locker ein einzelnes Elektron die aktuellen erzeugt. Wenn der Strom ausreichend ist, registriert das Pixel weiß. Indem das einfallende Licht in bestimmten Wellenlängen aufgeteilt – sagen, rot grün und Blau – können durch spezifische Wellenlänge Señores abgeholt werden und diese mehrere Alternativen Versionen um eine einzelne Farbe Bild überlagert werden. Aber, Mazin erklärt, "In den letzten zehn Jahren CCDs und andere Halbleiter-basierten Detektoren für die optische und in der Nähe von IR begonnen haben, wesentliche Einschränkungen in ihrer Leistung pro Pixel zu schlagen. Sie habe mich so gut, wie sie in einem bestimmten Pixel bekommen können. Die Art, wie, die Sie weiter zu verbessern, ist, indem riesige Pixel Mosaike, die eignet sich für viele aber nicht alle Anwendungen."

Mazin imaging-Gerät, auf der anderen Seite synchronisiert die ARray-Kamera für optische, Nah-Infrarot (IR) Spektralphotometrie (ARCONS), sieht der Wellenlängen aller Zeiten. Es ist buchstäblich das erste Bildverarbeitungsgerät jemals tatsächlich in Farbe zu sehen. Es ist auch das erste Bildverarbeitungsgerät kinetische Induktivität Mikrowellendetektoren (MKIDs), einen supraleitenden Photon-Detektor zur Messung der Energie aus dem elektromagnetischen Spektrum nutzen.

Im Gegensatz zu CCDs, die nur ein einzelnes Elektron generieren, wenn ein Photon den Sensor trifft, kann die ARCONS einen Strom von Elektronen verlieren, wenn ein Photon es trifft. Dies ist dank der MKID seltsame Quantum körperliche Zustand, wo Elektronen nicht eigentlich abstoßen und stattdessen verbinden sich zu Form-Cooper-Paare wenn zu wenige Bruchteile von einem Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt. Die zusätzliche Energie zur Verfügung gestellt durch ein einzelnes Photon ist mehr als genug zu brechen diese Paare und generieren eine kaskadierende Stromstoß. Dies ermöglicht, dass Forscher nicht nur beobachten ankommende Licht wesentlich effizienter als konventionelle CCDs, aber auch sehen jedes Photon genau kommt und schnell wechselnden Weltraum Phänomene wie optische Pulsare, kompakte Binaries, hoher Rotverschiebung Galaxien und planetarische Transite besser zu verfolgen.

Mazin, arbeiten mit Mitarbeitern bei der NASA Jet Propulsion Laboratory, University of Oxford und Fermila, entwickelt das ARCONS-Gerät für bodengebundene Telecopes. Die Geräte können UV, optische und in der Nähe von IR Bands abgestimmt werden, da die Beobachtungen erfordern. Bisher wurde das System nur auf relativ kleine 5-Meter-Teleskope getestet – die Palomar 200-Zoll und das lecken 120 Zoll. "Wir hoffen jedoch laut Mazin, MKID Instrumente bereitstellen, in den nächsten Jahren bei Keck und anderen Teleskopen zu faszinierenden neuen Beobachtungen, einschließlich der Verwendung von MKIDs, gekoppelt an einen Koronograph direkt entdecken und Spektren der Planeten um nahe Sterne."

Dann ist es nur eine Frage der Zeit, bis wir dieses ganze "Zusammensetzung des Universums" Rätsel herausfinden. [UCSB - IEEE - Himmel & Teleskop - Top Bild: Cal Tech, Inline-Bilder: UCSB]