Como tecnologia por trás do maior telescópio do mundo está revolucionando a ciência:lv bet e confiável

Elise Vernet, especialistalv bet e confiávelóptica adaptativa no ESO, está supervisionando o desenvolvimento dos cinco espelhos gigantes que vão captar e canalizar luz para o equipamentolv bet e confiávelmedição do telescópio.

Cada um dos espelhos personalizados do ELT é uma façanhalv bet e confiáveldesign óptico.

Vernet descreve o espelho convexo M2,lv bet e confiável4,25 metros, como "uma obralv bet e confiávelarte".

Mas talvez os espelhos M1 e M4 expressem melhor o nívellv bet e confiávelcomplexidade e precisão necessários.

O espelho primário, o M1, é o maior espelho já fabricado para um telescópio óptico.

"Ele tem 39 metroslv bet e confiáveldiâmetro, e é composto por [798] segmentoslv bet e confiávelespelho hexagonais, alinhados para que se comporte como um espelho monolítico perfeito", explica Vernet.

O M1 vai captar 100 milhõeslv bet e confiávelvezes mais luz do que o olho humano — e deve ser capazlv bet e confiávelmanterlv bet e confiávelposição e forma com um nívellv bet e confiávelprecisão 10 mil vezes mais refinado que um fiolv bet e confiávelcabelo humano.

Espelhos especiais

O M4 é o maior espelho deformável já fabricado — e será capazlv bet e confiávelmudarlv bet e confiávelforma 1.000 vezes por segundo para corrigir a turbulência atmosférica e as vibrações do próprio telescópio que poderiam distorcer as imagens.

Sua superfície flexível é composta por seis pétalaslv bet e confiávelum material vitrocerâmico com menoslv bet e confiável2 mmlv bet e confiávelespessura.

As pétalas foram fabricadas pela Schottlv bet e confiávelMainz, na Alemanha, e enviadas para a empresalv bet e confiávelengenharia Safran Reosc, nos arredoreslv bet e confiávelParis, onde foram polidas e montadas para formar o espelho completo.

Todos os cinco espelhos estão quase prontos e,lv bet e confiávelbreve, vão ser transportados para o Chile, onde vão ser instalados.

Enquanto estes espelhos enormes serão usados ​​para capturar a luz do cosmos, cientistas do Instituto Max Plancklv bet e confiávelÓptica Quântica,lv bet e confiávelGarching, na Alemanha, criaram um espelho quântico para operar nas menores escalas que se possa imaginar.

Em 2020, uma equipelv bet e confiávelpesquisa foi capazlv bet e confiávelfazer uma única camadalv bet e confiável200 átomos alinhados se comportarem coletivamente para refletir a luz, criando efetivamente um espelho tão pequeno que não pode ser visto a olho nu.

Em 2023, eles conseguiram colocar um único átomo controlado microscopicamente no centro da matriz para criar um "interruptor quântico", que pode ser usado para controlar se os átomos são transparentes ou refletores.

"O que os teóricos previram, e nós observamos experimentalmente, é que nestas estruturas ordenadas, uma vez que você absorve um fóton, e ele é reemitido, na verdade se emite [em uma direção previsível], e é isso que o torna um espelho", diz Pascal Weckesser, pesquisadorlv bet e confiávelpós-doutorado do instituto.

Esta capacidadelv bet e confiávelcontrolar a direção da luz refletida pelo átomo pode ter aplicações futuraslv bet e confiáveldiversas tecnologias quânticas — como, por exemplo, redes quânticas à provalv bet e confiávelhackers para armazenar e transmitir informações.

Mais ao noroeste,lv bet e confiávelOberkochen, pertolv bet e confiávelStuttgart, na Alemanha, a Zeiss está fabricando espelhos com outra propriedade excepcional.

A empresalv bet e confiávelóptica passou anos desenvolvendo um espelho ultraplano que se tornou um componente essencial nas máquinas que imprimem chipslv bet e confiávelcomputador, chamadas máquinaslv bet e confiávellitografia por ultravioleta extremo (EUV, na siglalv bet e confiávelinglês).

A empresa holandesa ASML é líder mundial na fabricaçãolv bet e confiávelEUV, e os espelhos da Zeiss são um componente vital destes sistemas.

Os espelhos da Zeisslv bet e confiávelEUV são capazeslv bet e confiávelrefletir luzlv bet e confiávelcomprimentoslv bet e confiávelonda muito pequenos, o que permite uma nitidezlv bet e confiávelimagemlv bet e confiáveluma escala diminuta,lv bet e confiávelmodo que cada vez mais transistores podem ser impressos na mesma área do wafer (placa)lv bet e confiávelsilício.

Para explicar o quão planos os espelhos são, Frank Rohmund, presidente do departamentolv bet e confiávelfabricaçãolv bet e confiávelsemicondutores da Zeiss, recorre a uma analogia topográfica.

"Se você pegasse um espelho doméstico, e o ampliasse para o tamanho da Alemanha, o pontolv bet e confiávelelevação mais alto seria 5m. Em um espelho espacial [como no Telescópio Espacial James Webb], seria 2cm. Em um espelho EUV, seria 0,1 mm", compara.

Esta superfícielv bet e confiávelespelho ultrassuave, combinada com sistemas que controlam o posicionamento do espelho, também fabricados pela Zeiss, proporcionam um nívellv bet e confiávelprecisão equivalente a refletir a luzlv bet e confiávelum espelho EUV na superfície da Terra — e identificar uma bolalv bet e confiávelgolfe na Lua.

Embora estes espelhos já possam parecer excepcionais, a Zeiss tem planoslv bet e confiávelaprimorá-los, para ajudar a fabricar chipslv bet e confiávelcomputador ainda mais potentes.

"Temos a ideialv bet e confiáveldesenvolver ainda mais o EUV. Até 2030, a meta é ter um microchip com um trilhãolv bet e confiáveltransistores. Hoje, estamos talvezlv bet e confiávelcem bilhões."

Esta meta ficou mais próxima com a mais recente tecnologia da Zeiss, que permite a impressãolv bet e confiávelcercalv bet e confiáveltrês vezes mais estruturas na mesma área do que a atual geraçãolv bet e confiávelmáquinaslv bet e confiávelfabricaçãolv bet e confiávelchips.

"A indústrialv bet e confiávelsemicondutores tem esse roteiro forte e dominante, que oferece um ritmo para todos os participantes que contribuem para a solução. Com isso, somos capazeslv bet e confiávelfornecer avanços na fabricaçãolv bet e confiávelmicrochips, que hoje permitem coisas como inteligência artificial, que eram impensáveis ​​até dez anos atrás", diz Rohmund.

Ainda não se sabe o que a humanidade vai ser capazlv bet e confiávelcriarlv bet e confiáveldez anos — mas os espelhos, sem dúvida, vão estar no cerne das tecnologias que vão nos fazer chegar até lá.