Photo: Event Horizon Telescope Collaboration

　　單層碳膜在天文上的新應(yīng)用也可能催生衍生技術(shù)。

　　近日，一款新研發(fā)的石墨烯制成的探測(cè)器可能會(huì)在微波和紅外光之間的一個(gè)輻射帶上帶來新的天文觀測(cè)波。包括醫(yī)學(xué)成像、遙感和制造業(yè)在內(nèi)的應(yīng)用最終也可能成為這種探測(cè)器的受益者。

　　微波和無(wú)線電波輻射在以千赫茲或兆赫為單位測(cè)量的頻率上振蕩，其速度慢得足以在傳統(tǒng)電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行操作和電子處理。紅外范圍內(nèi)的光(頻率從 20 太赫茲開始)可以由傳統(tǒng)光學(xué)器件控制，并由傳統(tǒng)的 CCD 成像。

　　但是在微波和紅外線之間的無(wú)人區(qū)(被稱為“太赫茲間隙”)是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的波段，盡管天文學(xué)家在這個(gè)波段觀察宇宙并非完全不可能。

　　要從天文學(xué)的來源觀測(cè)太赫茲波，首先需要升到大氣層以上，或者至少升到地球大氣層還沒有完全熄滅信號(hào)的高度。瑞典查爾默斯理工大學(xué)微技術(shù)與納米科學(xué)系副研究員 Samuel Lara-Avila 表示，目前太赫茲天文學(xué)的最新進(jìn)展是利用超導(dǎo)探測(cè)器進(jìn)行的。

　　智利的 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)和南極望遠(yuǎn)鏡等天文臺(tái)可能會(huì)使用這種探測(cè)器和本地振蕩器，以非常接近天文學(xué)家試圖探測(cè)的目標(biāo)信號(hào)的頻率輸出參考信號(hào)。例如，如果望遠(yuǎn)鏡在 1 太赫茲尋找輻射，在 1.001 太赫茲處增加一個(gè)本振會(huì)產(chǎn)生一個(gè)拍頻在 1 千兆赫(0.001 太赫茲)范圍內(nèi)的組合信號(hào)。而千兆赫茲信號(hào)代表的是一個(gè)數(shù)據(jù)流，它不會(huì)壓倒計(jì)算機(jī)跟蹤它的能力。

　　這聽起來似乎很簡(jiǎn)單。但問題是：根據(jù) Lara-Avila 的說法，超導(dǎo)探測(cè)器需要相對(duì)強(qiáng)大的本地振蕩器，即工作在微瓦功率附近的振蕩器。(聽起來可能不多，但探測(cè)器在低溫下工作。所以一點(diǎn)點(diǎn)的本振功率可以起到很大的作用。)

　　相比之下，新的石墨烯探測(cè)器所需的本振功率將小于一毫瓦，或者說減少三個(gè)數(shù)量級(jí)。結(jié)果是：在這種情況下，超導(dǎo)探測(cè)器可能會(huì)在天空中產(chǎn)生一個(gè)像素的分辨率，而新的石墨烯技術(shù)可以使探測(cè)器的分辨率高達(dá) 1000 像素。

　　也許在太赫茲或近太赫茲天文學(xué)中最著名的觀測(cè)是由事件視界望遠(yuǎn)鏡(上圖)，它在本月早些時(shí)候獲得了基礎(chǔ)物理學(xué)的突破獎(jiǎng)。根據(jù)維基百科的數(shù)據(jù)，它的一些工作頻率在 0.23 到 0.45 太赫茲之間。

　　最近一期的《自然天文學(xué)》雜志介紹了由 Lara-Avila 及其同事在瑞典、芬蘭和英國(guó)首創(chuàng)的石墨烯探測(cè)器。
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