Новоразработена камера може да заснеме фотон 400 пъти по-добре от всякога

Изследователи от Националния институт по стандартизация и технологии в Колорадо са създали свръхпроводящ нанопроводников еднофотонен детектор (SNSPD), който може да заснема изображения с разделителна способност 400 000 пиксела. Това е достатъчно, за да се улови образът на един фотон, съобщава Phys.org.

Фотоните са основната единица на светлината и нямат маса или заряд. Дори микровълните, инфрачервената светлина и рентгеновите лъчи се състоят от фотони. Всичко, което днес знаем за Вселената се дължи на фотоните, които са пътували със скорост 300 000 километра в секунда през пространството и са достигнали до нас.

Фотоните играят важна роля и в теорията на относителността на Айнщайн, тъй като без тях нямаше да знаем значението на скоростта на светлината и нямаше да разбираме взаимодействието между времето и пространството, което тя предизвиква.

Улавяне на фотон

За да подобрят разбирането си за основната единица на светлината, учените от доста време се опитват да я „уловят“. Преди повече от 2 десетилетия изследователи от Московския университет откриват технологията, но технически пречки възпрепятстват използването на метода извън изследователските лаборатории.

Изследователи от NIST, катедрата по физика на Университета в Колорадо и Лабораторията за реактивно движение към Калифорнийския технологичен институт си сътрудничат при създаването на SNSPD, който е и най-големият масив на фотонна камера, правен някога.

Масивът от пиксели е 400 пъти по-голям от предишния и може да улавя светлина с честоти от инфрачервен до ултравиолетов диапазон и да заснема изображения с висока скорост за пикосекунди.

Приложения на фотонната камера

Технологията може да бъде използвана при изследването на космоса, където изследователите са изправени пред предизвикателството да откриват по-малки екзопланети на фона на гигантски звезди. Планетите могат да излъчват светлина милион пъти по-слаба от тази на звездите, около които се въртят. SNSPD може да помогне за откриването на тази малка светлина, която се появява от екзопланетата, която потенциално може да поддържа живот.

Далеч от екзопланетите и обратно на Земята, SNSPD може да надникне и в нашите мозъци и да ни помогне да изследваме сигналите в нашите неврони, без да нарушаваме живата тъкан. Изследователите са разработили множество подходи за оптично картографиране на мозъка, но обработката на изходния сигнал е сложна и все още не е разгадано напълно влиянието върху качеството на сигнала.

В сравнение с това, сензорът открива безброй възможности за изследвания. Изследователите е трябвало да преодолеят множество трудности, произтичащи от електрическия шум, скоростта на отчитане и температурата на околната среда, за да постигнат прецизността и скоростта, които SNSPD осигурява.

„Този детектор работи при много ниски температури и генерира минимален излишен шум, което го прави идеален за тестване на нелокалната природа на реалността, изследване на тъмната материя, картографиране на ранната вселена и извършване на квантови изчисления.“

пишат изследователите в статия, публикувана в arXiv миналия месец.