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La fotocamera altamente sensibile cercherà la vita extraterrestre e la materia oscura

21.11.2019

I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti hanno creato la fotocamera più altamente sensibile fino ad oggi, i cui pixel sono sensori in grado di catturare singoli fotoni di luce. Questa fotocamera ha più di mille pixel sul suo sensore ed è progettata per essere installata su telescopi spaziali di prossima generazione, dove verrà utilizzata per cercare segni chimici di vita su altri pianeti, ricerca l'elusiva materia oscura, che spiega la maggior parte dell'intera materia dell'Universo.

Ogni pixel della nova è un nanofilo di tungsteno-silicio, lungo 3.5 millimetri, largo 180 nanometri e spesso 3 nanometri. Questi nanofili sono posizionati su un substrato di silicio e collegati al "mondo esterno" da connessioni di fili in niobio superconduttore. Questa disposizione dei pixel della fotocamera offre la migliore velocità, efficienza e gamma di colori disponibili oggi. Tali sensori sono già stati utilizzati in passato dagli specialisti del NIST per studiare il fenomeno dell'entanglement quantistico, che Albert Einstein chiamava "azione fantasma a distanza".

Inoltre, un nuovo tipo di sensori fotosensibili ha un livello di rumore intrinseco molto basso, che elimina la possibilità di falsi positivi e distorsione dei dati. Questa caratteristica è estremamente importante per le ricerche sulla materia oscura e l'astronomia spaziale, dove è necessario catturare singoli fotoni con l'energia più bassa, fotoni situati all'estremità più lontana della gamma dell'infrarosso.

La telecamera NIST è di piccole dimensioni, il suo cristallo è un quadrato con un lato di 1,6 millimetri, su cui sono posizionati 1024 sensori sotto forma di una matrice di 32 per 32 pixel. Con una disposizione così densa di pixel, i ricercatori del NIST hanno prima incontrato il problema del surriscaldamento del cristallo della fotocamera, ma in seguito, espandendo i conduttori elettrici dei circuiti di lettura delle informazioni, questo problema è stato risolto con successo.

Ora i ricercatori hanno già ottenuto che il 99,5% dei sensori completamente funzionanti si ottiene all'uscita della linea tecnologica di produzione. I prossimi passi che gli scienziati intendono intraprendere saranno aumentare l'efficienza dei sensori di pixel per aumentare la loro sensibilità negli intervalli limite. E solo dopo, i ricercatori hanno in programma di iniziare a creare versioni di grandi dimensioni di fotocamere, il numero di pixel in cui sarà di milioni.

I parametri della nuova fotocamera sono stati misurati presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA e presso il California Institute of Technology. Dopotutto, solo c'è tutta l'elettronica necessaria per tali misurazioni, che ora viene utilizzata per sviluppare e implementare sistemi di comunicazione ottica nello spazio profondo.

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