העוצמה המחושבת של הסיומת המערבלית עבור מקור דמוי נקודה יחידה. קרדיט תמונה: גרובר שוורצלנדר. לחץ להגדלה
"יש אנשים שאומרים שאני לומד חושך, לא אופטיקה," מתבדח גרובר שוורדלנדר.
אבל זה סוג של חושך שיאפשר לאסטרונומים לראות את האור.
Swartzlander, פרופסור חבר במכללה למדעים אופטיים של אוניברסיטת אריזונה, מפתחת מכשירים החוסמים אור כוכבים מסנוור, ומאפשרים לאסטרונומים ללמוד כוכבי לכת במערכות סולאריות סמוכות.
המכשירים עשויים להוכיח גם בעלי ערך למיקרוסקופיה אופטית וישמשו להגנה על מערכות מצלמה והדמיה מפני סנוור.
ליבת הטכנולוגיה הזו היא "מסכת מערבולת אופטית" - שבב זכוכית דק, זעיר ושקוף, שנחרט בסדרת מדרגות בדפוס הדומה למדרגות לולייניות.
כאשר האור פוגע במסכה מתה, הוא מאט יותר בשכבות העבותות יותר מאשר בנשים הדקות יותר. בסופו של דבר האור מפוצל ומועבר שלב כך שכמה גלים הם 180 מעלות מחוץ לשלב עם אחרים. האור מסתובב דרך המסכה כמו רוח בהוריקן. כשהוא מגיע ל"עין "של הטוויסטר האופטי הזה, גלי אור שנמצאים 180 מעלות מהבמה מבטלים זה את זה ומשאירים גרעין מרכזי אפל לחלוטין.
Swartzlander אומר שזה כמו אור בעקבות חוטי הברגה. המגרש של "הבריח" האופטי - המרחק בין שני חוטים סמוכים - הוא קריטי. "אנו יוצרים משהו מיוחד במקום בו המגרש אמור להתאים לשינוי בשלב אורך גל אחד של אור", הסביר. "מה שאנחנו רוצים הוא מסיכה החותכת למעשה את המישור, או הגיליון, של האור הנכנס ומסלסל אותו לקורה סלילית רציפה."
"מה שמצאנו לאחרונה הוא גרב-גרביים מדהים מבחינה תיאורטית," הוסיף.
"מתמטית, זה יפה."
ווורטקס אופטיים אינם רעיון חדש, ציין Swartzlander. אבל רק באמצע שנות התשעים הצליחו מדענים ללמוד את הפיזיקה שמאחוריה. זה היה כאשר ההתקדמות בהולוגרמות שנוצרו על ידי מחשב וליטוגרפיה בעלות דיוק גבוה איפשרו מחקר כזה.
סוודרזלנדרר ותלמידיו לתארים מתקדמים, גרגורי פו ודויד פאלסיוס, זכו לאחרונה לתשומת לב תקשורתית כאשר "מכתבי אופטיקה" פרסמו את מאמרם כיצד ניתן להשתמש במסכות מערבולת אופטיות בטלסקופים עוצמתיים. ניתן להשתמש במסכות כדי לחסום את אור הכוכבים ולאפשר לאסטרונומים לגלות ישירות אור מכוכב לכת עמום יותר מ -10 מיליארד פעמים סביב הכוכב.
ניתן לעשות זאת באמצעות "סעיף מערבולת אופטית." בפסק דין מסורתי, דיסק אטום משמש לחסימת אור של כוכב. אולם אסטרונומים המחפשים אחר כוכבי לכת קלושים בקרבת כוכבים בהירים אינם יכולים להשתמש בכתבי הקודש המסורתיים מכיוון שברק מאור הכוכבים משתרע סביב הדיסק המסתיר את האור המוחזר מהכוכב.
"כל כמות מועטה של אור המופרך מהכוכב עדיין תציף את האות מהכוכב", הסביר סוונדרלנדר. "אבל אם הספירלה של מסכת המערבולת עולה בקנה אחד בדיוק עם מרכז הכוכב, המסכה יוצרת חור שחור שאין בו אור מפוזר, ואתה יכול לראות שום כוכב לכת בצד."
צוות איחוד האמירויות, שכלל גם את אריק כריסטנסן ממעבדת הירח והכוכבים של האו"ם, הדגים לפני כן שנתיים קודמת מערבולת אופטית באב טיפוס. הם לא יכלו לחפש כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו מכיוון שהטלסקופ בגודל 60 אינץ 'אינו מצויד באופטיקה אדפטיבית המתקנת לסערת האטמוספירה.
במקום זאת הצוות צילם את סטורן וטבעותיו כדי להמחיש באיזו קלות ניתן להשתמש במסכה כזו עם מערכת המצלמות הקיימת של הטלסקופ. תמונה מהבדיקה מקוונת באתר של Swartzlander, http://www.u.arizona.edu/ ~ Grovers.
פסקאות מערבולת אופטיות יכולות להיות בעלות ערך לטלסקופי חלל עתידיים, כמו ה- Finder Planet Terrestrial Planet Finder (TPF) ומשימת דארווין של סוכנות החלל האירופית, ציין Swartzlander. משימת TPF תשתמש בטלסקופים מבוססי חלל כדי למדוד את גודלם, הטמפרטורה והמיקום של כוכבי לכת קטנים כמו כדור הארץ באזורים המיושבים במערכות סולאריות מרוחקות.
"אנו מגישים בקשה למענקים להכנת מסכה טובה יותר - כדי באמת להעלות את הדבר הזה כדי להשיג אופטיקה באיכות טובה יותר," אמר סוודרזלנדר. "אנו יכולים להדגים זאת במעבדה לקורות לייזר, אך אנו זקוקים למסיכה ממש באיכות טובה כדי להתקרב למה שצריך לטלסקופ."
האתגר הגדול הוא פיתוח דרך לחרוט את המסכה כדי לקבל "אפס אור גדול ושומן" בבסיסו, אמר.
Swartzlander ותלמידיו לתארים מתקדמים מבצעים הדמיות מספריות כדי לקבוע את הגובה הצליל הנכון עבור מסכות סליל באורך הגל האופטי הרצוי. חברת Swartzlander הגישה פטנט על מסכה המכסה יותר מאורך גל אחד, או צבע אור.
משרד המחקר הצבאי האמריקני וקרנות הצעה 301 של מדינת אריזונה תומכות במחקר זה.
משרד המחקר של הצבא מממן מחקר בסיסי למדעים אופטיים, אף כי בעבודתו של Swartzlander יש גם יישומי הגנה מעשיים.
ניתן להשתמש במסיכות מערבולת אופטיות במיקרוסקופיה כדי לשפר את הניגודיות בין רקמות ביולוגיות.
המקור המקורי: מהדורת חדשות UA
