Мы услышим, как летят астероиды

Российский приемник дальнего ИК-диапазона оказался чувствительнее "хаббловского"

Ученые не любят слово "соревнование". Изучение, эксперимент, в крайнем случае – сравнительное исследование. Но как ни называй то, что происходило недавно в лаборатории университета Рочестера, той самой, где испытывают уши американского телескопа "Хаббл", ощущение осталось полное и безоговорочное – "наша взяла!". Потому что приемник дальнего ИК-диапазона, разработанный московскими физиками, оказался куда чувствительнее "хаббловского": где тот лишь подрагивал стрелочкой, нашего от перегрузки просто зашкаливало, так что пришлось ставить дополнительные фильтры.

Вообще, работа, выполненная сотрудниками МГУ и их коллегами из научно-исследовательского центра "РАД" при поддержке РФФИ и Фонда содействия МП НТС, производит сильное впечатление и на специалистов, и просто на людей с неленивыми мозгами.

Начать с того, что тела с температурой 10 К для авторов этого проекта – вовсе не "охлажденные почти до абсолютного нуля", а "нагретые" – пусть всего до 10 К. И потому излучающие в области дальнего инфракрасного диапазона. Излучение это очень слабенькое, да и поймать его, особенно на фоне мощного теплового излучения Солнца и Земли, очень трудно. Но очень интересно – так можно узнать немало нового о том, что происходит в космосе. Например, обнаружить объекты или явления, иными методами неуловимые: от холодных астероидов до угасающих звезд. Ведь в области ультрафиолета, видимого и ближнего ИК-диапазона, то есть там, где излучают сравнительно теплые и горячие источники излучения, "белых пятен" почти не осталось, потому что методов и соответствующего оборудования достаточно много.

А вот чувствительных приемников, работающих в области электромагнитного излучения от 100 микрон до 1 мм (эту область еще называют терагерцевой), почти нет. Одни из самых лучших стоят на телескопе "Хаббл" – гордости американских астрофизиков. Этот размещенный на спутнике телескоп – подальше от Земли его отправляют как раз затем, чтобы тепловое излучение планеты не забивало эфир и чтобы избавиться от влияния земной атмосферы, – уже позволил сделать немало открытий. Например, обнаружить "темную материю", которая, как оказалось, составляет до 90% массы Вселенной.

Но их было бы куда больше, если бы чувствительность приемников его спектральных измерительных систем была повыше. Однако возможности традиционных приемников практически исчерпаны. А новых до недавнего времени не было. Теперь они есть, и разработал их на физическом факультете МГУ коллектив авторов под руководством профессора Дмитрия Хохлова.

Разумеется, и материал приемника, его сердце, а одновременно уши, авторы создают не один год. Но первые измерения с помощью приемника нового типа были проведены совсем недавно. И прошли они весьма успешно.

Этот фотоприемник работает по сути так же, как и его собратья: квант света приводит к появлению в материале свободного электрона, который надо зарегистрировать. Но трудность в том, что электронов слабенький терагерцевый свет может выбить мало, буквально единицы, а зарегистрировать один-единственный электрон нелегко: обычно он быстро расстается со своей свободой, рассеивая избыточную энергию. Вот если бы выбитые электроны можно было накопить, тогда измерить создаваемый ими ток было бы значительно проще.

Чтобы решить эту проблему, физики придумали вот что. Во-первых, они разработали полупроводниковый материал, который позволяет сконцентрировать электроны. А во-вторых, придумали и сделали специальное устройство, с помощью которого можно этот накопленный заряд вовремя сбрасывать, чтобы иметь возможность повторять цикл накопления снова и снова и возобновлять информацию на приемнике излучения.

– Особенность разработанного нами полупроводникового материала в том, – рассказывает Дмитрий Хохлов, – что, когда выбитый светом электрон с атома примеси уходит, заряд атома меняется и соседи из ближайшего окружения немного к нему подтягиваются – кристаллическая решетка слегка искажается. Поэтому электрону, чтобы, образно говоря, вернуться на место, приходится приложить дополнительное усилие. Иначе говоря, возникает энергетический барьер, на преодоление которого электрону требуются время и силы. Отсюда и появляется время задержки, в течение которого выбитые с примесей электроны в материале накапливаются. Их становится столь много, что создаваемый ими ток уже можно измерить. А значит – и зарегистрировать излучение на длинах волн 176 и 241 микрон. Из того диапазона, что особенно интересен астрофизикам.

Впрочем, и их коллегам из других, гораздо более "приземленных" областей науки оснащенный новым приемником спектрометр тоже очень нужен. Например, чтобы исследовать крупные органические молекулы. Ведь по спектру их колебаний в этой области можно получить бесценную информацию – и о структуре этих молекул, и об их количестве в объекте. А в мире, в котором стараниями человека чистых, с точки зрения экологов, веществ практически не осталось, это более чем необходимо.

+ Все новости от “Известия науки”
+ Все новости за 27 апреля 2004 года
+ Все новости за 18 неделю 2004 года
+ Все новости за апрель 2004 года
+ Все новости за 2004 год
+ Все новости сходной тематики

Ключевые слова: Hubble, астероид, приемник дальнего ИК-диапазона, фотоприемник

Просмотров: 3657 • Индекс новости: 0.49 •