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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Измерена геометрия электронов в твердых материалах 07.01.2025 Впервые в истории физики ученые смогли измерить геометрическую форму, которую принимает электрон при движении через твердый материал. Этот научный прорыв открывает перспективы для изучения квантовой природы кристаллических твердых тел и их сложных взаимодействий. Исследования проводились физиками Мингу Каном из Корнельского университета, Сунджи Кимом из Сеульского национального университета и Риккардо Комином из Массачусетского технологического института (MIT). Они смогли получить уникальную информацию о квантовом поведении электронов, недоступную ранее. На макроуровне поведение материи хорошо описывается законами классической физики. Однако на субатомном уровне законы природы становятся куда сложнее. Электроны, традиционно воспринимаемые как частицы, на самом деле проявляют волновую природу, которая описывается с помощью волновых функций. Эти функции - математические модели, представляющие вероятность обнаружения электрона в конкретной точке пространства - содержат информацию о квантовых свойствах частицы. Одним из ключевых открытий стало использование квантового геометрического тензора (QGT). Эта величина, описывающая геометрию квантового состояния, действует как своего рода карта, фиксирующая пространственные свойства электрона на волновом уровне. Например, некоторые свойства можно представить как вращающиеся геометрические формы: кривые, сферы и другие сложные структуры. Для получения этих данных ученые применили метод углово-резольвающей фотоэмиссионной спектроскопии. Этот подход включает облучение материала фотонами для освобождения электронов и анализа их характеристик, таких как спин, поляризация и углы движения. Эксперименты проводились на монокристаллах сплава кобальт-олова, известного как металл кагоме. Металл кагоме уже привлекал внимание физиков своей необычной кристаллической структурой. На этот раз он стал первым материалом, где удалось измерить QGT в твердом состоянии. Эти данные позволили не только описать квантовую геометрию электронов, но и оценить перспективы их использования для поиска новых свойств материалов. Полученные результаты имеют широкий спектр применения. Исследования подобных материалов могут привести к открытию сверхпроводимости в веществах, где она ранее считалась невозможной. Кроме того, разработанный метод измерения может быть адаптирован для изучения других сложных материалов, что дает ученым возможность глубже понять поведение материи на квантовом уровне. Измерение геометрии электронов стало значительным шагом в изучении квантовой физики твердых тел. Это открытие расширяет горизонты науки, позволяя по-новому взглянуть на взаимодействия частиц внутри кристаллических структур и изучить их потенциал для разработки новых технологий.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025