Um pequeno circuito novo pode fazer uma grande diferença na maneira como os astrônomos podem ver a luz infravermelha. A luz infravermelha compõe 98% da luz emitida desde o Big Bang. Melhores métodos de detecção com este novo dispositivo devem fornecer informações sobre os estágios iniciais da formação de estrelas e galáxias há quase 14 bilhões de anos.
"No universo em expansão, as primeiras estrelas se afastam de nós a uma velocidade próxima à velocidade da luz", disse Michael Gershenson, professor de física de Rutgers e um dos principais investigadores. "Como resultado, a luz deles é fortemente mudada para vermelho quando chega até nós, parecendo infravermelha."
Mas a densa atmosfera da Terra absorve a luz infravermelha distante, e os radiotelescópios terrestres não conseguem detectar a luz muito fraca emitida por essas estrelas distantes. Então, os cientistas estão propondo uma nova geração de telescópios espaciais para captar essa luz. Porém, novos e melhores detectores são necessários para dar o próximo passo na observação por infravermelho.
Atualmente, são utilizados bolômetros, que detectam ondas de infravermelho e submilímetro, medindo o calor gerado quando os fótons são absorvidos.
"O dispositivo que construímos, que chamamos de nanobolômetro de elétrons quentes, é potencialmente 100 vezes mais sensível que os bolômetros existentes", disse Gershenson. "Também é mais rápido reagir à luz que a atinge."
O novo dispositivo é feito de metais titânio e nióbio. Tem cerca de 500 nanômetros de comprimento e 100 nanômetros de largura e foi fabricado usando técnicas semelhantes às usadas na fabricação de chips de computador. O dispositivo opera em temperaturas muito baixas - cerca de 459 graus abaixo de zero Fahrenheit, ou um décimo de um grau acima do zero absoluto na escala Kelvin.
Fótons atingem os elétrons de nanodetector de calor na seção de titânio, que é isolada termicamente do ambiente por supercondutores de nióbio. Ao detectar a quantidade infinitesimal de calor gerada na seção de titânio, é possível medir a energia luminosa absorvida pelo detector. O dispositivo pode detectar tão pouco quanto um único fóton de luz infravermelha distante.
"Com esse detector único, demonstramos uma prova de conceito", disse Gershenson. "O objetivo final é construir e testar uma matriz de 100 por 100 fotodetectores, o que é um trabalho de engenharia muito difícil."
Rutgers e o Jet Propulsion Laboratory estão trabalhando juntos para construir o novo detector infravermelho.
Gershenson espera que a tecnologia do detector seja útil para explorar o universo primordial quando telescópios de infravermelho distante baseados em satélite começarem a voar daqui a 10 a 20 anos. "Isso tornará nossa nova tecnologia útil para examinar estrelas e aglomerados de estrelas nos confins mais distantes do universo", disse ele.
O documento original da equipe pode ser encontrado aqui.
Fonte da notícia original: Rutgers State University
