2021年2月18日
宇宙大爆炸的电磁回声被称为宇宙微波背景(CMB)，是一种辐射，自宇宙演化后约38万年的第一个原子诞生以来一直在时间和空间中移动。
左图:麦克马洪团队开发的一个镜头被安装在一个相机组件中。右上:这是一个台阶金字塔超材料结构的近距离视图，负责镜头的抗反射特性。右下:麦克马洪实验室的成员们站在最近制作的硅透镜旁。图片来源:杰夫·麦克马洪。
绘制CMB中非常微小的变化，可以让研究人员了解宇宙的演化及其组成。一般来说，为了捕捉来自宇宙微波背景辐射的寒冷而古老的光，科学家们使用了专门的望远镜，这些望远镜集成了超灵敏的相机，用于识别毫米波长的信号。这些先进的摄像机将配备多达10万个超导探测器
杰夫·麦克马洪是一名科学家费米实验室来自芝加哥大学的一名副教授和他的研究团队设计了一种新的基于超材料的减反射涂层，用于这些相机中的硅镜头。欧洲杯足球竞彩
"没有这些，至少有6个项目是不可能完成的,”麦克马洪说道。
超材料本欧洲杯足球竞彩质上是工程材料，其特性不是自然产生的。神奇之处在于它的微观结构，也就是说，微小而重复的特征比它们被开发出来的相互作用的光的波长还要小。这些特征以不同寻常的方式阻挡、弯曲或利用光线。
减反射涂层的作用一般是通过从涂层的两面反射光线，使反射光粒子相互干扰和抵消，从而消除反射。欧洲杯猜球平台在麦克马洪设计的超材料中，“涂层”在每个硅透镜欧洲杯足球竞彩的两侧都有100万微米精确的切割。
仔细观察，这些特征就像阶梯式金字塔——三层紧密排列在一起的方形柱子。柱子的厚度和间距进一步调整，以产生最大的反射光之间的破坏性干涉。
光只是以十分之一的几率被反射而穿过．
费米实验室的科学家杰夫·麦克马洪美国能源部科学办公室欧洲杯线上买球
单晶硅镜片是超纯的，通过镜片的光线不会被杂质散射或吸收。它们对微波也是透明的。硅具有所需的光弯曲特性，可以将望远镜发出的光引导到一个巨大的传感器阵列上，而这种反射是由超材料的结构处理的。
由于每个镜头都是由一个纯硅晶体制成的，它可以承受低温(探测器必须在0.1 K下工作)，而不会有脱落或开裂的风险，这与镜片由不同种类的材料制成的抗反射涂层类似。
麦克马洪表示，这些透镜可能是CMB仪器可用的最先进技术。
"这并不是说你不能做这个实验但就现有的和先进的CMB测量所要求的耐用性和性能而言，这些透镜确实是复杂的，而McMahon的研究团队是世界上唯一研制出这种透镜的人。
大约十年前，麦克马洪和他的研究团队开始开发这项技术，当时他们正在研究一种新的探测器阵列，然后意识到需要一种更好、反射更少的透镜。
麦克马洪补充说，但是学习如何制作这种镜片被证明是非常困难的。虽然有技术可以在平面硅片上进行微小而精确的切割，但还没有人在镜头上使用过这种技术。该团队为阿塔卡马宇宙学望远镜(简称ACT)制作的第一个透镜花了12周的时间。这是因为必须进行大量的削减。
现在，费米实验室有了更好的自动化和机器，同样的过程只需要4天，每个镜头，麦克马洪相信，他们将能够进一步简化这个过程。
麦克马洪的研究团队在密歇根大学工作到2020年1月，为当前的微波背景辐射实验创造了大约20个镜头，如PIPER、ACTPol、Advanced ACTPol、TolTEC和CLASS。
目前，该团队正在为西蒙斯天文台制造透镜，该天文台将从2022年开始收集数据。在那里，他们将开始为宇宙微波背景第四阶段(CMB-S4)制造更多的透镜，这是一个先进的项目，费米实验室也是其中的一员。
CMB- s4计划在2027年使用南极和智利天文台的21台望远镜收集数据，进行迄今为止最全面的CMB调查。
我们拍完一个镜头，就是在做科学，这就是我觉得有趣的地方。欧洲杯线上买球所有超材料的东西都很酷，但最后我只想弄清楚宇宙是怎么开始的，里面有什么．
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对于McMahon来说，CMB-S4项目更像是打开了一个装满珠宝和金子的宝库。虽然McMahon和其他为CMB-S4项目做出贡献的科学家并没有意识到他们会在这些数据中发现什么，但他们知道这些数据将被证明是非常有用的。
但是即使他们不能识别出原始引力波(CMB-S4项目的关键目标之一)，该实验仍将为更好地理解中微子质量、暗物质和暗能量等宇宙奥秘提供依据。
根据麦克马洪的说法，他的研究小组用他们的新镜头技术所取得的成就证明了小的努力可以对大的科学产生巨大的影响。欧洲杯线上买球
努力是为了开始理解宇宙的起源。我们做这个的方法是弄清楚如何在硅上加工微小的特征．
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这项研究是由能源部科学办公室资助的。欧洲杯线上买球
来源:https://www.fnal.gov/