数切れのパンと同じ重さのサッカー場のサイズの宇宙望遠鏡を想像してみてください。研究者は、レーザーによって結合された小さなポリスチレン粒子から小さな鏡を作成することにより、その目標に向けた一歩を踏み出しました。重量の制約がなければ、望遠鏡はこれまで考えられていたよりもはるかに強力になる可能性があります。
宇宙望遠鏡に関して言えば、大きいほど良いです。ハッブル宇宙望遠鏡のような望遠鏡は、大きな鏡を使用して光を集めます。鏡が大きいほど、より多くの光を集めることができ、最もかすかで最も遠い銀河を見ることができます。しかし、大きくて重い鏡は、製造して宇宙に打ち上げるのに費用がかかります。そのため、科学者たちは、重くならずに大きくなる方法を見つけようとしています.
1970 年、ニュージャージー州ホルムデルにあるベル研究所の物理学者アーサー アシュキンは、レーザー ビームが小さな粒子を所定の位置に保持できることに気付きました。それ以来、科学者はレーザーを使用して原子、分子、およびその他の小さな粒子をトラップしてきました。たとえば、これらのいわゆる光ピンセットを使用して、生物学者はウイルス、細胞、バクテリア、および DNA を調べることができました。
その後、1979 年に、現在パリのフランス大学に在籍している天文学者の Antoine Labeyrie は、レーザーを使用して粒子の集まりを閉じ込めて囲い込み、反射面を形成し、宇宙望遠鏡用の非常に軽量なミラーを作成することも提案しました。たとえば、35 メートルの望遠鏡の重さはわずか 100 グラムです。対照的に、ハッブルの主鏡は幅 2.4 メートルですが、重さは 828 kg です。 グラム。望遠鏡は軽量であるだけでなく、飛んでいる隕石にぶつかっても自分自身を修正することができます.マサチューセッツ州バーリントンにある BAE Systems の物理学者 Tomasz Grzegorczyk は、「粒子の自然な傾向は、平衡状態に戻って膜を再形成することです」と説明しています。 「これは大きなアドバンテージです。」
フィジカル レビュー レターで今月報告 ローザンヌにあるスイス連邦工科大学の Grzegorczyk らは、レーザーを使用して直径 3 ミクロンの約 150 個のビーズを配置し、平らな反射面を作成したと述べています。実験では、ビーズは水で満たされたガラスセルに含まれています。レーザービームがビーズの下を照らし、ビーズを平らな面に揃えます。表面が実際に鏡であることを示すために、研究者はそれを使用して、透明な定規を通して光を当てることによって作られた数字の 8 のイメージを反映させました。彼らはまた、小さな粒子の群れを放物線に形作ることによって作られた反射面が、望遠鏡の鏡と同じように画像の焦点を合わせることができると計算しました.
そのような望遠鏡を作る前に、やるべきことはまだたくさんある、とGrzegorczykは認めている。 「これはそれに向けた一歩ですが、大きな課題が残っています」と彼は言います。 1つは、実際の望遠鏡はおそらく少なくとも約100万倍大きくなければならず、それにはまだ存在しない強力なレーザーが必要になる.おそらく最大の困難は、宇宙の真空中で粒子を安定させる方法を見つけ出すことだろうと彼は言う.実験では、ビーズが浸されている水は、粒子が揺れて格子形成が崩壊するのを防ぐのに役立ちます.それでも、残りの障害は主に技術的なものであり、技術は常に向上していると Grzegorczyk 氏は言います。
「彼らが鏡を作ることに成功したという事実は素晴らしい成果です」と、フランスのニース非線形研究所の物理学者 Gian-Luca Lippi は言う。理論的研究は以前にこれが可能であることを示唆していましたが、これは最初の実験的実証であると彼は指摘します。
しかし、ハーバード大学の物理学者ジェーン・ゴロフチェンコはもっと懐疑的です。実験はガラスセル内の水に依存しているため、「スペースミラーの創造的な解決策を必要とする非常に深刻な問題を完全に回避します」と彼は言います.数字の 8 が実際に粒子によって反射されていることを研究者が確認する方法には欠陥があり、得られたデータは十分に定量化されていません。結果には、測定された強度と、画像の空間サイズと解像度に関する議論が欠けています。 「これを大きな進歩として誇大宣伝するのは不当だと思います」とゴロフチェンコは言います。
ハーバード大学の物理学者 Michael Burns も、鏡が光を反射する効率がどの程度かは不明であることに同意します。しかし、彼は「彼らは原理が正しいことを示している」と言う。この作業により、望遠鏡が現実に少し近づくと彼は付け加えます。 「その方向に一歩踏み出さなければなりません。これは素晴らしいことです。」
