Dopo aver osservato attentamente gli oggetti deboli nel cielo notturno, non vuoi sprecare alcun segnale prezioso nel suo percorso dalla parabola del telescopio al rivelatore. Ma nel caso dell'astronomia nel lontano infrarosso, non è così facile come sembra trasportare il segnale in modo efficiente. Infatti, è anche uno sforzo per misurare l'esatta quantità di segnale che si perde. Gli scienziati di SRON e TU Delft hanno ora trovato un nuovo, modo più semplice per determinare la perdita di segnale. Nel processo hanno progettato una microstriscia che trasporta il segnale per lo strumento DESHIMA-2 che perde solo 1 su 4, 900 fotoni. I risultati sono pubblicati in Revisione fisica applicata .

L'atmosfera terrestre blocca la maggior parte delle radiazioni provenienti dallo spazio, quindi agli astronomi piace usare i satelliti per una visione indisturbata dell'universo. Tuttavia questo ha un prezzo elevato, perché gli strumenti spaziali devono essere estremamente affidabili e il più piccoli possibile. La radiazione nel lontano infrarosso è costituita da alcune delle poche lunghezze d'onda che la nostra atmosfera consente di attraversare. Quindi, se sei interessato agli oggetti che emettono infrarossi lontani, come sistemi planetari o galassie lontane, lontano da tanto tempo fa, potresti anche costruire un telescopio terrestre. Questo era esattamente ciò che pensavano gli scienziati quando hanno progettato l'Atacama Submillimeter Telescope Experiment (ASTE) in Cile. I ricercatori di SRON e TU Delft hanno inventato uno strumento a infrarossi lontani per ASTE, chiamato DESHIMA, e stanno ora sviluppando il suo successore DESHIMA-2 insieme a collaboratori nei Paesi Bassi e in Giappone.

Poiché le prime galassie sono così lontane e i sistemi planetari sono così deboli, dobbiamo stare attenti alla scarsa luce che raccogliamo con i nostri telescopi, anche se portano piatti larghi molti metri. Quindi il team hardware DESHIMA, guidato da Jochem Baselmans (SRON/TU Delft), cerca di ridurre la perdita di segnale. Il segnale in arrivo rimbalza avanti e indietro centinaia di volte prima di aver percorso la distanza richiesta dal rilevatore, amplificando la perdita ad ogni rimbalzo. Quindi, se riduci la perdita ad ogni rimbalzo, la perdita totale diminuisce drasticamente.

Per DESHIMA-2, il team mira a raggiungere una perdita di solo lo 0,02% per rimbalzo. "Per studiare le prime galassie in modo più dettagliato, abbiamo bisogno di una risoluzione spettrale di 500, " dice Baselmans. "In tal caso, anche se perdi lo 0,2% per rimbalzo, hai perso metà del segnale quando raggiunge il rilevatore. Dobbiamo ridurre la perdita a 1 su 5, 000, quindi lo 0,02% per preservare la maggior parte delle radiazioni raccolte dallo spazio."

Attualmente la squadra è quasi arrivata, con una cosiddetta microstriscia che trasporta il segnale con una perdita di solo 1 su 4, 900. Forse la parte più difficile non è stata nemmeno raggiungere questo livello, ma piuttosto precisamente misurando che la microstriscia sia effettivamente a quel livello. Sebastian Hahnle, che ha guidato questo sforzo, descrive il suo nuovo metodo di misurazione in Physical Review Applied, consentendo per la prima volta agli scienziati di tutto il mondo di conoscere effettivamente le capacità della microstriscia su cui stanno lavorando. Nel futuro, strumenti diventeranno solo più complessi, rendendo questo nuovo metodo ancora più necessario.

Per definire una microstriscia, gli scienziati vogliono conoscere la cosiddetta perdita interna. Ma quando si sottrae semplicemente il segnale in uscita dal segnale in entrata in un laboratorio, si ottiene una combinazione della perdita interna e della perdita di accoppiamento, che accade quando il segnale rimbalza. Quindi è necessario distinguerli. Ora, Hähnle ha trovato un nuovo, modo più semplice per farlo. "Con altri metodi è necessario sapere quanto è grande il segnale calibrato in ingresso, " dice. "Ciò richiede esperimenti costosi e complessi. Il mio metodo non ne ha bisogno." Ha creato un chip con quattro microstrisce di lunghezza variabile. Più lunga è la microstriscia, meno il segnale deve rimbalzare per percorrere la distanza richiesta, quindi la perdita di accoppiamento diminuisce mentre la perdita interna rimane la stessa. Ora, se confronti la perdita totale di tutte e quattro le microstrisce, si può dedurre la perdita interna di ciascuno di essi.