Uzay Araştırmalarında Çığır Açan Mor Elmas Mikrodalga Lazer Teknolojisi
Bir araştırma ekibi, mikrodalga sinyallerini dramatik şekilde artıracak heyecan verici bir cihaz geliştirdi. Bilim kurgu türünden bir MacGuffin gibi görünüyor: yoğun bir manyetik alana maruz bırakılmış kuvars bir tüp içinde mor bir elmas kullanıyor. Sistem, mikrodalga ve radyo sinyallerini güçlendirmek için kullanılan bir maser yaratıyor; bu, lazerin mikrodalga eşdeğeridir.
Amplifikatörler çok kullanışlıdır ve sadece müzik konserleri için değil. Doğru teknolojiyle, herhangi bir sinyal daha net hale getirilebilir. Bir örnek, Voyager uzay sondalarından gelen sinyallerdir; bu sondalar, görevlerinin dört on yılını tamamladıktan sonra hala Dünya ile iletişim kuruyor ve şu anda yıldızlararası uzaya girmiş durumdalar. Onların amplifikatörleri, sinyali dışarıya iletmek için çok önemli, ancak çalışabilmek için çok soğuk sıcaklıklara ihtiyaç duyuyorlar. Yeni cihaz ise oda sıcaklığında çalışıyor.
“Microdalgalar cihaza girer ve sonra elmasın içindeki spinyeler, onları kopyalar, bu da mikrodalga sinyallerini etkili bir şekilde güçlendirir. İdeal olarak, mikrodalga sinyalleri sonra çok daha büyük ve üzerinde çok az gürültü ile çıkar,” dedi, araştırmanın baş yazarı olan Yeni Güney Galler Üniversitesi’nden Doçent Dr. Jarryd Pla bir açıklamada.
Araştırmacılar, bu düzenekle sinyalin 1.000 kat kadar büyütülebileceğini gösterdi. Bu teknoloji, uzay aracı verilerini almak için kullanılabileceği gibi, pulsar, kara delik ve tüm galaksiler gibi mikrodalga yayıcı kaynaklardan da veri almak için kullanılabilir.
Laboratuvardaki amplifikatör. Mor elmas, yeşil bir lazerle vuruluyor ve bir manyetik alanın içinde yer alıyor.
Görsel kredisi: UNSW/Richard Freeman
“Şu anda, elektronik amplifikatörler, çok uzak uzay araçlarından gelen sinyalleri algılamak için kullanılıyor, örneğin Voyager 1, şu anda Dünya’dan 15 milyar milden fazla uzaklıkta, ancak hala veri gönderiyor,” diye devam etti Pla.
“Bu amplifikatörler, termal gürültü olarak bilinen, amplifikatörün bileşenlerindeki elektronların hareketiyle üretilen rastgele elektriksel gürültüyü azaltmak için kriyojenik olarak soğutuluyor. Aksi takdirde, bu gürültü, alınan sinyalleri tamamen boğardı.”
“Bizim oda sıcaklığında çalışan katı hal maser amplifikatörümüz, her şeyi aşırı düşük sıcaklıklara soğutma zorunluluğunun tüm karmaşıklığından ve maliyetinden kaçınıyor ve ayrıca çok daha kompakt.”
Elmasın rengi estetik nedenlerle değil. Bu renk, bir karbon atomu yerine bir azot atomunun yerleştirildiği ve boş bir alana sahip olan azot boşluğu (NV) merkezleri olarak adlandırılan özel kusurlardan kaynaklanıyor. Bu spin sistemleri, amplifikasyon için anahtar rol oynuyor. Bu kusurları eklemek (bir noktaya kadar) teknolojinin anahtarıdır, bu yüzden elmas mor renkte.
“Sonuç olarak, elmasları daha mor yapmamız gerekiyor,” diyen baş yazar Tom Day, “Mor renk, aslında NV merkezlerinden yayılan kırmızı ışıktan kaynaklanıyor. Daha koyu örnekler yapmak, daha fazla NV merkezi anlamına gelir, bu da nihayetinde daha yüksek kazanç seviyeleri ve daha düşük gürültü seviyeleri üretir ve amplifiye edilen sinyalleri daha net hale getirir.”
Ekip, cihazı daha da geliştirme zorluklarının olduğunu belirtti, ancak sadece birkaç yıl içinde ticari olarak kullanılabilir hale gelebileceğini ifade etti.
Kaynak: https://www.iflscience.com
90 Milyon Yıl Öncesine Yolculuk: Orapa Elmas Madeni’nden Çıkan Rove Böceği Fosili