وقام الباحثون بتطوير مكبر للصوت، وهو وسط يحتوي على ذرات يمر عبرها الفوتون القادم من الفضاء بعد مفتاح التلسكوب. الفوتون الذي يضرب الذرة يجبر الذرة على إطلاق عدد كبير من الفوتونات المطابقة للفوتون الأصلي إن تحسين الدقة سيفيد أي تلسكوب، وخاصة التلسكوبات المتوسطة الحجم، وخاصة التلسكوبات الفضائية
يبشر مقال جديد بتحسن كبير في قدرة التلسكوبات على حل المشكلات. أجرى البحث طالب الدكتوراه غال غومبل بتوجيه من الدكتور إيرز ريباك من كلية الفيزياء في التخنيون وتم نشره في مجلةمجلة الجمعية البصرية الأمريكية ب - مجلة الجمعية البصرية الأمريكية - في عدد مخصص للضوئيات الفلكية.
إن قدرة التلسكوبات على الفصل، أي دقة وضوحها - مستوى حدة الصورة التي يتم الحصول عليها فيها - محدودة جزئيًا بأصغر زاوية بين جسمين ملاحظين حيث لا يزالان يظهران منفصلين (وليس كجسم واحد). والقدرة على الانفصال بدورها تتحدد بظاهرة الحيود: حيث تتوزع موجات الضوء حول عوائق في طريقها - حافة مرآة التلسكوب في هذه الحالة - ويخترق الضوء المنطقة التي كان من المفترض أن يكون فيها. ظل. وتعني هذه الظاهرة أن الجسم المرصود (نجم مثلا) لن يظهر لنا كنقطة حادة، بل كمجموعة من الحلقات، وسيظهر لنا جسمان متقاربان كمجموعتين من الحلقات المتداخلة مع بعضها البعض. بمعنى آخر، لا يمكننا التفريق بين الشيئين.
هناك طريقتان لتقليل الحيود - أي تحسين القدرة على الانفصال - وهما تقليل الطول الموجي (كما هو الحال في الفحص المجهري) وزيادة قطر المرآة. وبما أننا في علم الفلك نعتمد على الضوء الطبيعي الذي ليس تحت سيطرتنا، فلا يمكننا تقليل الطول الموجي، لذلك كل ما تبقى هو زيادة المرآة، أي فتحة التلسكوب. وبالفعل فإن التلسكوبات الضخمة التي بنيت في العقود الأخيرة توفر قدرة فصل عالية جدًا؛ ومع ذلك، في التلسكوبات المتوسطة الحجم، مثل تلك التي يتم إطلاقها في الفضاء وبالتالي تكون محدودة الحجم لأسباب لوجستية، فإن مشكلة الفصل لا تزال كبيرة جدًا.
حساب زاوية انتقال الفوتون
تعتمد التجربة التي أجراها باحثو التخنيون على تضخيم الفوتونات (جسيمات الضوء): عندما يمر فوتون قادم من الفضاء عبر فتحة التلسكوب، فإنه يدخل إلى مكبر الصوت - وهو وسط يحتوي على ذرات؛ الفوتون الذي يضرب الذرة يجبر الذرة على إطلاق عدد كبير من الفوتونات المطابقة للفوتون الأصلي. وتسمى هذه الفوتونات القسرية، وهي تتحرك في نفس اتجاه الفوتون الأصلي، وبنفس الطول الموجي. وتخضع هذه الفوتونات أيضًا لظاهرة الحيود، لكن عددها الكبير يجعل ذلك ممكنًا اروذلك حسب تأثيرها على الكاشف وبناء على الحسابات الرياضية والإحصائية زاوية انتقال الفوتون الأصلي (الفلكية) في مفتاح التلسكوب. وهذا على عكس التصوير المباشر المعتمد على الفوتون الأصلي فقط (في حالة عدم وجود مكبر للصوت). وتزيد الطريقة المبتكرة من قدرة التلسكوب على الفصل دون زيادة قطره.
يرجع العزوف الحالي عن استخدام تضخيم الفوتون إلى أن الانبعاث القسري يصاحبه أيضًا انبعاث تلقائي قوي وثابت يزيد من الضوضاء في النظام وبالتالي يقلل من القدرة على الانفصال. ولهذا السبب استخدم الباحثون الطريقة التي تقيس أيضًا الانبعاث التلقائي. وفي تجربة معملية، قاموا بإخفاء ضوء "النجم" بالتناوب، بحيث قاموا بقياس الانبعاث التلقائي لجزء من الوقت فقط، وتم استخدام جزء آخر من الوقت لقياس كل من الانبعاثات، العفوية والقسرية. يتم الحصول على صورة النجم عن طريق طرح القياسين وبالتالي تحييد الضوضاء وترك المعلومات ذات الصلة فقط. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها إجراء مثل هذه التجربة مع الضوء الأبيض، حيث أن معظم مضخمات الفوتون (مثل تلك الموجودة في الليزر) تعمل فقط عند طول موجي واحد (لون).
ويشير الباحثون إلى أن "أحد العيوب المحتملة للطريقة المقترحة هو فقدان الحساسية في الصور المنتجة، ولكن هذا ثمن يستحق القفزة في مستوى الفصل الزاوي. علاوة على ذلك، يمكن التغلب جزئيًا على فقدان الحساسية عن طريق زيادة أوقات التعرض، أي تمديد وقت المراقبة."
تعليقات 5
لكي أعطي
أعتقد أن مكبر الصوت يستهلك الكهرباء ويزعزع استقرار الإلكترونات وبالتالي الطاقة، وليس من الفوتون. يبدو لي أنه ربما يكون الأمر مشابهًا لليزر، حيث يتسبب الفوتون المنبعث في قيام ذرات أخرى بإصدار فوتونات متطابقة
كيف يعمل هذا مع الحفاظ على الطاقة؟ يدخل فوتون واحد ويخرج عدة فوتونات بنفس التردد - الطاقة؟ هل تضيف أي طاقة إلى المادة؟
أنتم أصدقاء
رابط المقال معطل، هل يمكنك إصلاحه؟
يبدو رائعًا، أعط بعض الصور