Κβαντικά τηλεσκόπια για την αστρονομία του μέλλοντος

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Δευτέρα, 07 Απριλίου 2014 15:41

UPD:15:44

                   

EPA/STEFFEN RICHTER / HARVARD UNIVERSITY / HANDOUT

Η Άγκλα Κέλερερ του πανεπιστημίου του Ντάραμ προτείνει την κατασκευή ενός κβαντικού τηλεσκοπίου το οποίο θα μπορούσε να υπερκεράσει το όριο της διάθλασης, αυξάνοντας θεαματικά την απόδοση των τηλεσκοπίων (φωτογραφία αρχείου).

• 
  
  Η ιστορία του τηλεσκοπίου ξεκινάει το 1608, όταν ο Ολλανδός υαλουργός Χανς Λίπερσεϊ πειραματίστηκε με τη διάταξη γυάλινων φακών, προκειμένου να πετύχει τη μεγέθυνση ειδώλων από μακρινά αντικείμενα. Ένα χρόνο αργότερα ο Γαλιλαίος μαθαίνει για τη νέα ανακάλυψη και γίνεται ο πρώτος άνθρωπος που στρέφει το τηλεσκόπιο στον ουρανό, ανακαλύπτοντας δορυφόρους του Δία και κρατήρες στη Σελήνη, εγκαινιάζοντας μία νέα εποχή για την αστρονομία. Στους επόμενους αιώνες,  η χρήση ολοένα και πιο εξελιγμένων τηλεσκοπίων αύξησε τη γνώση μας για το Σύμπαν δραματικά.
  Η ανάλυση στις εικόνες των τηλεσκοπίων εξαρτάται από ένα πλήθος από παράγοντες, όπως τις φυσικές ιδιότητες των οπτικών μέσων ή την παραμόρφωση από τη γήινη ατμόσφαιρα, για τα οποία δύνανται να βρεθούν λύσεις με τη βελτιστοποίηση των χρησιμοποιούμενων υλικών και με την αποστολή τηλεσκοπίων στο διάστημα.
  Υπάρχει όμως ένα όριο που θέτουν οι φυσικοί νόμοι στα συμβατικά τηλεσκόπια το οποίο  φαίνεται ανυπέρβλητο: το όριο της διάθλασης. Το συγκεκριμένο όριο αφορά στη διακριτική ικανότητα του εκάστοτε τηλεσκοπίου, στη δυνατότητά του δηλαδή να ξεχωρίσει δύο είδωλα που δεν απέχουν πολύ μεταξύ τους. Το όριο διάθλασης εξαρτάται άμεσα από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας λειτουργίας του τηλεσκοπίου και της διαμέτρου του και αποτελεί έναν περιοριστικό παράγοντα στην ανάλυση των τηλεσκοπίων ο οποίος μέχρι σήμερα παρέμενε αναπάντητος.
  Η Άγκλα Κέλερερ του πανεπιστημίου του Ντάραμ ωστόσο έχει διαφορετική άποψη, προτείνοντας την κατασκευή ενός κβαντικού τηλεσκοπίου το οποίο θα μπορούσε να υπερκεράσει το όριο της διάθλασης, αυξάνοντας θεαματικά την απόδοση των τηλεσκοπίων.
  Όταν το φως εισέρχεται εντός του τηλεσκοπίου καμπυλώνεται από την επίδραση του φακού, κάτι που προκαλεί τη διασπορά του, η οποία με τη σειρά της δημιουργεί ένα φαινόμενο παρεμβολής. Η παρεμβολή αυτή δημιουργεί μία σειρά από ομόκεντρους δίσκους γύρω από το είδωλο που παρατηρείται, οι οποίοι ορίζουν και την τελική διακριτική ικανότητα του οργάνου.
  Η ιδέα για την κατασκευή ενός κβαντικού τηλεσκοπίου, βρίσκεται στην εκμετάλλευση της κβαντικής διεμπλοκής, κατά την οποία δύο σωματίδια είναι μπλεγμένα μεταξύ τους με την έννοια πως η μέτρηση του ενός επιφέρει γνώση στις ιδιότητες και του άλλου.
  Σε ένα κβαντικό τηλεσκόπιο το ένα από τα δύο φωτόνια θα κατέληγε στον ανιχνευτή, παράγοντας την εικόνα, ενώ το άλλο θα χρησίμευε για την παροχή περισσότερων πληροφοριών για το αντικείμενο, ξεπερνώντας τον περιορισμό του ορίου διάθλασης. Σύμφωνα με μία υπολογιστική προσομοίωση μάλιστα, η Κέλερερ έδειξε πως η ανάλυση της εικόνας βελτιώθηκε κατά έξι φορές, λαμβάνοντας υπόψη την κβαντική διεμπλοκή των εισερχόμενων φωτονίων.
  Τον περασμένο μήνα μάλιστα, φυσικοί κατέφεραν να κατασκευάσουν σε εργαστήριο το πρώτο μικροσκόπιο που εκμεταλλεύεται αυτό το κβαντικό φαινόμενο, αυξάνοντας την ανάλυση της μεγεθυμένης εικόνας.
  Η αστρονομία ωστόσο είναι μια πιο περίπλοκη υπόθεση, καθώς το φως από τα αντικείμενα δε μπορεί να το ελέγξει ο παρατηρητής, σε αντίθεση με το φως που χρησιμοποιείται εντός ενός εργαστηριακού μικροσκοπίου.
  Για την ώρα η τεχνολογία για την παραγωγή κβαντικών τηλεσκοπίων βρίσκεται ακόμη σε πρώιμα στάδια και εναπόκειται στους επιστήμονες η παράκαμψη των πρακτικών δυσκολιών πριν απαντηθεί το ερώτημα για το αν τα κβαντικά τηλεσκόπια είναι το μέλλον της αστρονομίας, δεν παύει όμως να πρόκειται για μία ενδιαφέρουσα ιδέα.