Ψηλά σε ένα βουνό, στη Χιλή ξηρά οστά Atacama έρημο το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο (ESO) χτίζει αυτή τη στιγμή τους κόσμους μεγαλύτερο οπτικό τηλεσκόπιο.
Δεν σπαταλήθηκε χρόνος για την επιλογή ενός ονόματος - θα ονομάζεται το Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο ή ELT.
Αντ' αυτού, η τεράστια ενέργεια έχει μπει στο σχεδιασμό και την οικοδόμηση του κόσμου, το μεγαλύτερο μάτι στον ουρανό, το οποίο θα πρέπει να αρχίσει να συλλέγει εικόνες το 2028 και είναι πολύ πιθανό να επεκτείνει την κατανόησή μας για το σύμπαν.
Τίποτα από αυτά δεν θα ήταν δυνατό χωρίς μερικούς από τους πιο προηγμένους καθρέφτες που φτιάχτηκαν ποτέ.
Η Δρ. Ελίζ Βερνέτ είναι ειδικός στην προσαρμοστική οπτική στο ESO και επιβλέπει την ανάπτυξη των πέντε γιγάντιων καθρεπτών που θα συγκεντρώσουν και θα διοχετεύσουν φως στο εξοπλισμό μέτρησης τηλεσκοπίων.
Κάθε ένας από τους προσαρμοσμένους καθρέφτες του ELT είναι ένα κατόρθωμα του οπτικού σχεδιασμού.
Ο Δρ. Vernet περιγράφει το 14ft (4,25m) κυρτό καθρέφτη M2 ως ένα κομμάτι τέχνης.
Αλλά ίσως οι καθρέφτες Μ1 και Μ4 εκφράζουν καλύτερα το επίπεδο της περιπλοκότητας και ακρίβειας που απαιτείται.
Ο κύριος καθρέφτης, Μ1, είναι ο μεγαλύτερος καθρέφτης που φτιάχτηκε ποτέ για ένα οπτικό τηλεσκόπιο.
Η διάμετρος του είναι 39m [128ft] και αποτελείται από [798] εξαγωνικά τμήματα καθρέφτη, ευθυγραμμισμένα έτσι ώστε να συμπεριφέρεται ως τέλειος μονολιθικός καθρέφτης, λέει ο Δρ Βερνέτ.
M1 θα συλλέξει 100 εκατομμύρια φορές περισσότερο φως από το ανθρώπινο μάτι και πρέπει να είναι σε θέση να διατηρήσει τη θέση και το σχήμα σε ένα επίπεδο ακρίβειας 10.000 φορές λεπτότερο από μια ανθρώπινη τρίχα.
Ο M4 είναι ο μεγαλύτερος παραμορφώσιμος καθρέφτης που φτιάχτηκε ποτέ και θα είναι σε θέση να αλλάξει σχήμα 1.000 φορές το δευτερόλεπτο για να διορθώσει τις ατμοσφαιρικές αναταράξεις και τις δονήσεις του ίδιου του τηλεσκοπίου που διαφορετικά θα μπορούσαν να διαστρεβλώσουν την εικόνα.
Η ευέλικτη του επιφάνεια αποτελείται από έξι πέταλα από γυαλί-κεραμικό υλικό που έχει πάχος λιγότερο από 2mm (0.075in).
Τα πέταλα κατασκευάστηκαν από τον Schott στο Mainz της Γερμανίας και στη συνέχεια στάλθηκαν στην κατασκευαστική εταιρεία Safran Reosc λίγο έξω από το Παρίσι, όπου γυαλίστηκαν και συναρμολογήθηκαν σε ολόκληρο τον καθρέφτη.
Και οι πέντε καθρέφτες πλησιάζουν στην ολοκλήρωση και σύντομα θα μεταφερθούν στη Χιλή για εγκατάσταση.
Ενώ αυτοί οι τεράστιοι καθρέφτες θα χρησιμοποιηθούν για να αιχμαλωτίσουν το φως του σύμπαντος, οι γείτονες της ESO. στο Garching, στο Max Planck Institute for Quantum Optics, έχουν δημιουργήσει έναν κβαντικό καθρέφτη για να λειτουργούν στις πιο μικροσκοπικές κλίμακες που μπορούν να φανταστούν.
Το 2020, μια ερευνητική ομάδα μπόρεσε να κάνει ένα ενιαίο στρώμα 200 ευθυγραμμισμένων ατόμων να συμπεριφέρονται συλλογικά για να αντανακλούν το φως, δημιουργώντας αποτελεσματικά έναν καθρέφτη τόσο μικρό που δεν μπορεί να δει κανείς από το γυμνό μάτι.
Το 2023, κατάφεραν να τοποθετήσουν ένα μόνο μικροσκοπικά ελεγχόμενο άτομο στο κέντρο της σειράς για να δημιουργήσουν έναν κβαντικό διακόπτη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ελέγξει αν τα άτομα είναι διαφανή ή αντανακλαστικά.
Αυτό που πρόβλεψαν οι θεωρητικοί, και το παρατηρήσαμε πειραματικά, είναι ότι σε αυτές τις διατεταγμένα δομές, όταν απορροφάτε ένα φωτόνιο και επανασυνδεθεί, εκπέμπεται στην πραγματικότητα [σε μια προβλέψιμη] κατεύθυνση και αυτό είναι που το κάνει καθρέφτη, λέει ο Δρ Pascal Weckesser, ένας μεταδιδακτορικός ερευνητής στο ινστιτούτο.
Αυτή η ικανότητα ελέγχου της κατεύθυνσης του ατόμου-αναπροσανατολισμένου φωτός θα μπορούσε να έχει μελλοντικές εφαρμογές σε μια σειρά κβαντικών τεχνολογιών όπως, για παράδειγμα, hack-απόδειξη κβαντικών δικτύων για την αποθήκευση και τη μετάδοση πληροφοριών.
Πιο βορειοδυτικά στο Όμπερκοχεν κοντά στη Στουτγάρδη, καθρέφτες με μια άλλη ακραία ιδιοκτησία γίνονται από τον Ζάις.
Η εταιρεία οπτικών ξόδεψε χρόνια αναπτύσσοντας έναν υπερ-επίπεδη καθρέφτη ο οποίος έχει γίνει βασικό συστατικό των μηχανών που εκτυπώνουν τσιπ υπολογιστών, που ονομάζονται μηχανές υπεριώδους λιθογραφίας, ή EUVs.
Η ολλανδική εταιρεία ASML είναι ο κορυφαίος κατασκευαστής των EUVs και οι καθρέφτες Zeiss αποτελούν βασικό συστατικό τους.
Οι καθρέφτες της Ζέις μπορούν να αντανακλούν το φως σε πολύ μικρά μήκη κύματος τα οποία επιτρέπουν τη διαύγεια εικόνας σε μικροσκοπική κλίμακα, έτσι ώστε όλο και περισσότερα τρανζίστορ να μπορούν να εκτυπωθούν στην ίδια περιοχή του θυλακίου πυριτίου.
Για να εξηγήσω πόσο επίπεδα είναι τα καθρέφτες, ο Δρ Φρανκ Ρόχμουντ, πρόεδρος της παραγωγής οπτικών ημιαγωγών στο Zeiss, χρησιμοποιεί μια τοπογραφική αναλογία.
Αν πάρετε έναν καθρέφτη του σπιτιού και τον ανατινάξετε μέχρι το μέγεθος της Γερμανίας, το υψηλότερο σημείο ανύψωσης θα είναι 5 μέτρα.
Σε έναν διαστημικό καθρέφτη [όπως στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο Τζέιμς Γουέμπ], θα ήταν [0,75%].
Σε έναν καθρέφτη EUV, θα ήταν 0.1mm, εξηγεί.
Αυτή η εξαιρετικά ομαλή επιφάνεια καθρέφτη σε συνδυασμό με συστήματα που ελέγχουν την τοποθέτηση του καθρέφτη, επίσης κατασκευασμένο από Zeiss, δίνει ένα επίπεδο ακρίβειας ισοδύναμο με αναπηδώντας φως από έναν καθρέφτη EUV στην επιφάνεια της Γης και διαλέγοντας μια μπάλα του γκολφ στο φεγγάρι.
Ενώ αυτοί οι καθρέφτες μπορεί ήδη να ακούγονται ακραίοι, Zeiss έχει σχέδια για βελτίωση, για να βοηθήσει να γίνει ακόμη πιο ισχυρή τσιπ υπολογιστών.
Έχουμε ιδέες για το πώς να αναπτύξουμε περαιτέρω το EUV.
Μέχρι το 2030, ο στόχος είναι να έχει ένα μικροτσίπ με ένα τρισεκατομμύριο τρανζίστορ πάνω του.
Σήμερα, είμαστε ίσως σε εκατό δισεκατομμύρια.Ο στόχος αυτός ήρθε πιο κοντά με την τελευταία τεχνολογία Zeiss, η οποία επιτρέπει την εκτύπωση περίπου τρεις φορές περισσότερες δομές στην ίδια περιοχή από ό, τι η τρέχουσα γενιά των μηχανών κατασκευής τσιπ.
Η βιομηχανία ημιαγωγών έχει αυτό το ισχυρό οδικό χάρτη που παρέχει ένα drumbeat για όλους τους παίκτες που συμβάλλουν στη λύση.
Με αυτό, είμαστε σε θέση να παράσχουμε πρόοδο όσον αφορά την κατασκευή μικροτσίπ, η οποία σήμερα επιτρέπει πράγματα όπως η τεχνητή νοημοσύνη, τα οποία ήταν αδιανόητα ακόμη και πριν από δέκα χρόνια, λέει ο Δρ Rohmund.
Αυτό για το οποίο η ανθρωπότητα θα καταλάβει και θα είναι ικανή σε δέκα χρόνια θα πρέπει να το δούμε, αλλά οι καθρέφτες αναμφίβολα θα βρίσκονται στην καρδιά των τεχνολογιών που μας πηγαίνουν εκεί.