Высокочувствительная камера будет искать внеземную жизнь и темную материю

21.11.2019

Исследователи из американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) создали самую высокочувствительную на сегодняшний день камеру, пиксели которой представляют собой датчики, способные улавливать единичные фотоны света. На матрице этой камеры находится более тысячи пикселей и она предназначена для установки на космических телескопах следующего поколения, где при ее помощи будут производиться поиски химических признаков жизни на других планетах, поиски неуловимой темной материи, на долю которой приходится большая часть от всей материи Вселенной.

Каждый пиксель новой представляет собой нанопроводник из вольфрама и кремния, длиной 3.5 миллиметра, 180 нанометров шириной и 3 нанометра толщиной. Эти нанопроводники располагаются на кремниевой подложке, а соединяют их с "внешним миром" проводные соединения из сверхпроводящего ниобия. Такое строение пикселей камеры обеспечивает наилучшие на сегодняшний день показатели скорости, эффективности и диапазона цветопередачи. Подобные датчики уже были использованы специалистами NIST ранее для изучения явления квантовой запутанности, которое Альберт Эйнштейн называл "призрачным действием на расстоянии".

Кроме этого, новый тип светочувствительных датчиков отличается очень малым уровнем собственных шумов, что исключает возможность ложных срабатываний и искажения данных. Эта особенность крайне важная для поисков темной материи и космической астрономии, там, где необходимо улавливать единичные фотоны с самой малой энергией, фотоны, находящиеся в самом дальнем конце инфракрасного диапазона.

Камера NIST является маленькой по габаритным размерам, ее кристалл представляет собой квадрат со стороной 1,6 миллиметра, на котором размещено 1024 датчиков в виде матрицы 32 на 32 пикселя. При таком плотном расположении пикселей исследователи NIST сначала столкнулись с проблемой перегрева кристалла камеры, но позже, путем расширения электрических проводников цепей считывания информации, эта проблема была успешно решена.

Сейчас исследователи уже добились того, что на выходе из производственной технологической линии получается 99,5% полностью работоспособных датчиков. Следующими шагами, которые намерены сделать ученые, станет повышение эффективности датчиков-пикселей для того, что поднять их чувствительность в граничных диапазонах. И только после этого исследователи планирую приступить к созданию больших вариантов камер, количество пикселей в которых будет исчисляться миллионами.

Параметры новой камеры были измерены в Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory, JPL) и в Калифорнийском технологическом институте. Ведь только там имеется вся необходимая для таких измерений электроника, которая используется сейчас для разработки и реализации систем оптической связи в условиях дальнего космоса.

<< Назад: Обнаружена невозможная черная дыра 21.11.2019

>> Вперед: Гренландский ледник исчезает 20.11.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Рыжий ген и ускоренная эволюция 30.04.2026

Вопрос о том, как и насколько быстро меняется человеческий вид, давно занимает биологов и генетиков. Долгое время считалось, что эволюционные процессы происходят крайне медленно, однако новые данные заставляют пересматривать эти представления. Особенно интересные результаты связаны с изменением частоты редких генетических признаков, включая рыжий цвет волос. Рыжеволосость сегодня остается редкой чертой: ее носители составляют менее 2 процентов мирового населения. Однако анализ древней и современной ДНК показывает, что ген, связанный с этим признаком, за последние примерно 10 тысяч лет стал заметно более распространенным, особенно среди популяций Европы. Более того, вместе с ним исследователи фиксируют и другие изменения в генетическом профиле человека, затрагивающие внешность и физиологические особенности. Среди сопутствующих тенденций, выявленных в генетических данных, отмечается увеличение частоты светлой кожи, снижение вероятности мужского облысения, а также некоторые физиолог ...>>

Нейтринный лазер 30.04.2026

Нейтринный лазер - это гипотетическое устройство, способное управлять потоками одних из самых трудноуловимых частиц во Вселенной. Такая разработка открывает новые горизонты в изучении фундаментальных законов природы и может изменить представления о космосе. Идею нового типа излучателя представили физики из Massachusetts Institute of Technology, предложив лазер, который вместо света генерирует поток нейтрино. Эти частицы, почти не взаимодействующие с материей, настолько слабо проявляют себя, что их часто называют "частицами-призраками". Тем не менее они пронизывают все вокруг: по оценкам, триллионы нейтрино ежесекундно проходят через человеческое тело, не оставляя следа. Несмотря на их колоссальную распространенность во Вселенной, нейтрино остаются одними из наименее изученных частиц. Их крайне сложно регистрировать, а еще сложнее контролировать, поэтому традиционно их получают в крупных установках вроде ядерных реакторов или ускорителей частиц. Такие комплексы требуют огромных за ...>>

Мороженое не такое вредное, как принято считать 29.04.2026

В питании часто встречаются продукты, которые одновременно вызывают удовольствие и сомнения с точки зрения здоровья. К таким относится и мороженое: оно воспринимается как типичный десерт с высоким содержанием сахара и жиров, однако современные научные данные постепенно усложняют это привычное представление. Долгое время считалось, что мороженое не может быть частью рационального питания, однако исследования последних лет показывают более неоднозначную картину. Ученые подчеркивают, что влияние этого продукта на организм зависит не только от его сладости или калорийности, но и от состава, качества ингредиентов и общего образа жизни человека. Одни из наиболее масштабных данных были получены в рамках долгосрочных наблюдений в США, включавших проекты Nurses Health Study, Nurses Health Study II и Health Professionals Follow-Up Study. В этих исследованиях на протяжении 20-40 лет наблюдали примерно 190 тысяч взрослых участников, регулярно собирая данные об их питании, физической активнос ...>>

Полет в самолете без пауз в бизнесе 29.04.2026

Авиаперелеты перестают быть просто временем в пути и превращаются в продолжение рабочего дня. Особенно это касается деловых пассажиров, которым важно сохранять продуктивность даже на высоте десяти километров. В ответ на этот запрос авиационная индустрия начинает предлагать решения, которые стирают границу между офисом и салоном самолета. Компания Boeing представила концепцию, которая радикально меняет представление о комфорте в полете. Речь идет о персональных рабочих капсулах, полностью изолированных от шума салона и спроектированных с учетом эргономики длительной работы. Идея этих модулей заключается в создании индивидуального пространства, где пассажир может сосредоточиться на задачах без отвлекающих факторов. Концепт предусматривает два формата использования: работу в сидячем положении и альтернативную конфигурацию, позволяющую работать стоя, что делает пространство более гибким и адаптируемым под разные сценарии. Особое внимание в проекте уделяется акустическому комфорту ...>>

Неконтролируемый смех и эффект откока 28.04.2026

Смех обычно воспринимается как простая и приятная реакция на шутку или забавную ситуацию, однако с точки зрения нейробиологии он представляет собой сложный процесс, в котором участвуют эмоции, социальное восприятие и системы вознаграждения мозга. Именно поэтому в некоторых ситуациях человеку бывает трудно удержаться от смеха, даже если он кажется неуместным. К такому выводу пришли исследователи из University of Gottingen, которые изучали механизмы возникновения и подавления смеха. В их работе было показано, что смех далеко не всегда является полностью сознательным действием и нередко запускается автоматическими процессами в нервной системе. Ученые выделяют два основных типа смеха, различающихся по своему происхождению. Первый - непроизвольный, "беспомощный" смех, возникающий спонтанно и практически не поддающийся контролю. Второй - социальный или вежливый смех, который человек использует осознанно для поддержания общения или выражения реакции в обществе. Нейробиологически эти ...>>

Случайная новость из Архива Повышение энергоотдачи существующих ветряных ферм 16.08.2022 Моделирование и испытания показали, что практически любая ветряная ферма может увеличить свою энергоотдачу в том случае, если управлять каждой отдельно взятой турбиной как составной частью всего массива, а не как отдельно стоящим объектом. Технологию предложили ученые Массачусетского технологического института и готовы транслировать ее для любых действующих и будущих проектов ветряных ферм. Сегодня в мире ветряные турбины производят около 5% электрической энергии. Подавляющее большинство из них являются частью больших ветряных электростанций, включающих десятки или даже сотни турбин, воздушные турбулентности от работы которых могут влиять друг на друга. Очевидно, что если учитывать взаимное влияние турбин, то совокупная работа всего поля ветряных генераторов может быть оптимизирована, изучением чего занялись специалисты MIT вместе с коллегами из других институтов. Забегая вперед, отметим, что оптимизация по совокупности влияния ветряных турбин на выработку подветренных установок позволяет увеличить генерацию каждой турбины на 1,2 при любой силе ветра и на 3 % при оптимальной силе ветра (от 6 до 8 м/с). С учетом всех установленных в мире ветряных турбин это дает ощутимый результат в виде дополнительной и практически бесплатной генерации электричества в объеме 31 ТВтч в год или 950 млн долларов дополнительного дохода операторам, что эквивалентно установке 3600 новых ветряных турбин. Управление каждой турбиной в интересах всего массива позволит решить еще одну проблему — значительно сократить площади, выделяемых под ветряные фермы. В идеальном случае ветряные генераторы необходимо располагать как можно дальше друг от друга, чтобы исключить взаимное влияние на лопасти турбулентных потоков воздуха. Стратегия управления углом поворота каждой турбины даже до невыгодных для нее значений с учетом всех подветренных турбин и всего парка позволяет располагать ветряные генераторы очень и очень плотно, что экономит площадь и снижает сопутствующие расходы. Исследователи проверили свою стратегию на частном ветряном парке в Индии. Математические расчеты полностью себя оправдали. Ученые уверены, что предложенная ими модель может оптимизировать энергоотдачу любой действующей или будущей ветряной фермы. У каждой фермы будет своя эффективность при оптимизации, которая зависит от множества факторов, но в среднем каждая из них сможет работать на 1,2-3 лучше.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026