Un tout nouveau circuit pourrait faire une grande différence dans la façon dont les astronomes peuvent voir la lumière infrarouge. La lumière infrarouge représente 98% de la lumière émise depuis le Big Bang. De meilleures méthodes de détection avec ce nouveau dispositif devraient fournir des informations sur les premiers stades de la formation des étoiles et des galaxies il y a près de 14 milliards d'années.
«Dans l'univers en expansion, les premières étoiles s'éloignent de nous à une vitesse approchant la vitesse de la lumière», a déclaré Michael Gershenson, professeur de physique à Rutgers et l'un des principaux enquêteurs. "En conséquence, leur lumière est fortement décalée vers le rouge lorsqu'elle nous parvient, apparaissant dans l'infrarouge."
Mais l'atmosphère épaisse de la Terre absorbe la lumière infrarouge lointain et les radiotélescopes au sol ne peuvent pas détecter la très faible lumière émise par ces étoiles lointaines. Les scientifiques proposent donc une nouvelle génération de télescopes spatiaux pour capter cette lumière. Mais de nouveaux et meilleurs détecteurs sont nécessaires pour passer à l'étape suivante de l'observation infrarouge.
Actuellement, des bolomètres sont utilisés, qui détectent les ondes infrarouges et submillimétriques en mesurant la chaleur générée lorsque les photons sont absorbés.
«L'appareil que nous avons construit, que nous appelons un nanobolomètre à électrons chauds, est potentiellement 100 fois plus sensible que les bolomètres existants», a déclaré Gershenson. «Il est également plus rapide de réagir à la lumière qui la frappe.»
Le nouvel appareil est fabriqué en titane et en niobium. Il mesure environ 500 nanomètres de long et 100 nanomètres de large et a été fabriqué en utilisant des techniques similaires à celles utilisées dans la fabrication de puces informatiques. L'appareil fonctionne à des températures très froides - environ 459 degrés au-dessous de zéro Fahrenheit, ou un dixième de degré au-dessus du zéro absolu sur l'échelle Kelvin.
Des photons frappent les électrons de chaleur des nanodétecteurs dans la section de titane, qui est isolée thermiquement de l'environnement par des conducteurs supraconducteurs en niobium. En détectant la quantité infinitésimale de chaleur générée dans la section en titane, on peut mesurer l'énergie lumineuse absorbée par le détecteur. L'appareil peut détecter aussi peu qu'un seul photon de lumière infrarouge lointain.
«Avec ce détecteur unique, nous avons démontré une preuve de concept», a déclaré Gershenson. «L'objectif final est de construire et de tester un réseau de 100 par 100 photodétecteurs, ce qui est un travail d'ingénierie très difficile.»
Rutgers et le Jet Propulsion Laboratory travaillent ensemble pour construire le nouveau détecteur infrarouge.
Gershenson s'attend à ce que la technologie du détecteur soit utile pour explorer le premier univers lorsque les télescopes infrarouges lointains basés sur satellite commenceront à voler dans 10 à 20 ans. "Cela rendra notre nouvelle technologie utile pour examiner les étoiles et les amas d'étoiles aux confins de l'univers", a-t-il déclaré.
Le document original de l'équipe est disponible ici.
Source des informations originales: Rutgers State University
