A luz com comprimentos de onda submila­metro e infravermelho distante do espaço profundo pode viajar longas distâncias, penetrando direto nas nuvens de poeira e nos trazer informações sobre a história do universo e a origem das gala¡xias, estrelas e planetas. No entanto, a longa jornada enfraqueceu esses sinais, e exigimos detectores sensa­veis operando em temperaturas de milikelvin em um instrumento espacial.

Os bola´metros de sensor de borda de transição (TES) são detectores supercondutores que aproveitam o colapso do estado supercondutor e, portanto, um aumento acentuado na resistência quando sua temperatura aumenta, mesmo que ligeiramente. Portanto, sua resistência éextremamentesensívela uma mudança de temperatura causada pelo poder de aquecimento da luz. Quando aquecido pelos fa³tons que chegam, a pequena mudança de temperatura pode produzir respostas de corrente mensura¡veis ​​no detector .

Os desafios da tecnologia TES usada em missaµes espaciais não são apenas essa sensibilidade, mas também a leitura de vários pixels ao mesmo tempo. Sem essa chamada multiplexação - combinando os sinais de muitos pixels em um aºnico fio emparelhado - seus fios de conexão para cada pixel gerariam muito calor, tornando impossí­vel manter os detectores na temperatura necessa¡ria perto do zero absoluto.

Qian Wang, trabalhando em estreita colaboração com Pourya Khosropanah e outros membros da equipe SAFARI-FDM da SRON, liderada por Gert de Lange, demonstrou um sistema de multiplexação por divisão de frequência (FDM) que pode ler 60 bola´metros TES simultaneamente usando apenas um aºnico fio pareado e um amplificador. O rua­do de leitura émenor em comparação com o trabalho anterior relatado na SRON e por outros laboratórios, atéuma potaªncia de rua­do do equipamento de 0,45 aW / a–Hz. As sensibilidades medidas no modo de trabalho de multiplexação são as mesmas que em um aºnico pixelmodo. Os pesquisadores esperam ler pelo menos 130 pixels simultaneamente se estenderem a faixa de frequência usada para a configuração FDM atual. O resultado demonstra que a tecnologia de leitura atende aos requisitos da missão espacial LiteBIRD japonesa e que a tecnologia FDM éuma opção para a missão OST da NASA a longo prazo.

O estudo foi publicado na revista Applied Physics Letters .