Ciencia.-Nuevo dispositivo óptico astrofísico a base de alúmina – Publimetro México

MADRID, 27 (PRENSA EUROPA)

Un nuevo tipo de elemento óptico basado en óxido de aluminio mejorará el rendimiento de los telescopios que estudian la radiación del Big Bang, según los investigadores que lo desarrollaron.

El Fondo Cósmico de Microondas (CMB) es un remanente de la radiación reliquia del Big Bang. Llega a nuestros telescopios tras viajar 13.800 millones de años desde el nacimiento del Universo. Al estudiar las propiedades de esta radiación, los científicos deducen la física del Big Bang, la formación de cúmulos de galaxias y el contenido de materia y energía del Universo. Se han otorgado cuatro premios Nobel por estudios previos de CMB.

Para estudiar la CMB, los telescopios deben estar sintonizados en las longitudes de onda donde es más intensa, alrededor de 1 a 3 mm, y deben separar la radiación de longitud de onda más corta emitida por la atmósfera y la Vía Láctea. Entre los elementos ópticos más eficientes que absorben la radiación de longitud de onda corta pero permiten el paso de CMB se encuentra la alúmina, un material compuesto de aluminio y oxígeno que ocupa el segundo lugar después del diamante en términos de dureza.

Uno de los desafíos de usar alúmina es que también refleja casi el 50% de la radiación que la golpea. Dos científicos del Instituto Kavli para la Física y Matemáticas del Universo y la Universidad de Minnesota, Tomotake Matsumura y Shaul Hanany, han desarrollado ahora una nueva forma de hacer estructuras antirreflectantes que reducen los reflejos cincuenta veces.

Los investigadores se asociaron con los colegas de la Universidad de Pensilvania, Mark Devlin y Simon Dicker, que operan el instrumento MUSTANG2, que está conectado al Telescopio Green Bank en Virginia. Hanany y Matsumura proporcionaron al equipo MUSTANG2 un absorbente de longitud de onda corta de alúmina con las nuevas estructuras antirreflectantes. El instrumento MUSTANG2 ahora está realizando observaciones del cielo con la nueva tecnología, demostrando su éxito por primera vez.

Los investigadores modelaron la alúmina con diminutas estructuras piramidales, que tienen aproximadamente un milímetro de alto (0,04 pulgadas) y se repiten en más de 30 centímetros de diámetro con una periodicidad de poco menos de un milímetro. Hace tiempo que se sabe que la incorporación de tales estructuras en las superficies de los materiales reduce los reflejos. Con las pirámides más pequeñas, la luz entra y sale del material de manera más gradual, lo que resulta en una reflexión mucho menor.

La innovación de Matsumura y Hanany radica en la forma en que modelaron la alúmina, que es demasiado difícil de mecanizar con herramientas estándar. Utilizaron un láser de pulso ultracorto, con pulsos que duraban unas trillonésimas de segundo y alcanzaban los 100 megavatios cada uno, para extirpar el material y dar forma al relieve de la superficie a su forma óptima no reflectante.

En unos cuatro días, el proceso láser produjo 320.000 pirámides en ambos lados del disco de alúmina. Los investigadores midieron las propiedades de la muestra de alúmina y demostraron que reflejaba menos del 1% de la radiación incidente. Esta es la primera vez que se fabrica un elemento óptico de este tipo y se une a un instrumento operativo, y es la muestra de alúmina más grande jamás eliminada con láser.

Esta innovación conducirá a instrumentos más eficientes que retroceden en el tiempo y revelan el proceso físico durante el Big Bang y a lo largo de la evolución del universo, según un comunicado del Instituto.

Carmelo Ramundo

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