Magasan egy hegyen, Chile csontszáraz Atacama-sivatagában az Európai Déli Obszervatórium (ESO) jelenleg a világ legnagyobb optikai teleszkópját építi.

A névválasztásra sem vesztegették az időt – a neve Extremely Large Telescope, azaz ELT lesz.

Ehelyett hatalmas energiát fordítottak “a világ legnagyobb égi szemének” megtervezésére és megépítésére, amely 2028-ban kezdi meg a képgyűjtést, és nagy valószínűséggel bővíteni fogja az univerzumról alkotott ismereteinket.

Mindez nem lenne lehetséges a valaha készült legfejlettebb tükrök nélkül.

Dr. Elise Vernet az ESO adaptív optikai szakértője, aki az öt óriástükör fejlesztését felügyeli, amelyek összegyűjtik és a távcső mérőberendezéseihez irányítják a fényt.

Az ELT minden egyes egyedi tükre az optikai tervezés bravúrja.

Dr. Vernet a 14 láb (4,25 m) magas, domború M2 tükröt “műalkotásként” jellemzi.

De talán az M1 és M4 tükrök fejezik ki legjobban a szükséges bonyolultság és pontosság szintjét.

Az M1-es főtükör a valaha optikai távcsőhöz készített legnagyobb tükör.

“Ez 39m [128ft] átmérőjű, a következő elemekből áll [798] hatszögletű tükörszegmensekből áll, amelyek úgy vannak egymáshoz igazítva, hogy tökéletes monolitikus tükörként viselkedik” – mondja Dr. Vernet.

Az M1 100 milliószor több fényt fog összegyűjteni, mint az emberi szem, és képesnek kell lennie arra, hogy az emberi hajszálnál 10 000-szer finomabb pontossággal tartsa a helyzetét és alakját.

Az M4 a valaha készült legnagyobb deformálható tükör, amely másodpercenként 1000-szer képes lesz alakot változtatni, hogy korrigálja a légköri turbulenciákat és magának a teleszkópnak a rezgéseit, amelyek egyébként torzítanák a képeket.

Rugalmas felülete hat sziromból áll, amelyek üvegkerámia anyagból készültek, és amelyek vastagsága kevesebb mint 2 mm (0,075 hüvelyk).

A szirmokat a Schott a németországi Mainzban készítette, majd a Párizs melletti Safran Reosc mérnöki céghez szállították, ahol csiszolták és összeszerelték őket a teljes tükörré.

Mind az öt tükör a befejezéshez közeledik, és hamarosan Chilébe szállítják őket, hogy felszereljék.

Míg ezek a hatalmas tükrök a kozmosz fényének befogására szolgálnak majd, az ESO szomszédai Garchingban, a Max Planck Kvantumoptikai Intézetben olyan kvantumtükröt hoztak létre, amely az elképzelhető legkisebb léptékben is működik.

2020-ban egy kutatócsoportnak sikerült elérnie, hogy egyetlen, 200 egymáshoz igazított atomból álló réteg együttesen viselkedjen úgy, hogy visszaverje a fényt, és ezzel gyakorlatilag olyan kicsi tükröt hozzon létre, hogy szabad szemmel nem is látható.

2023-ban sikerült egyetlen mikroszkopikusan irányított atomot elhelyezniük a tömb közepén, hogy létrehozzanak egy “kvantumkapcsolót”, amellyel szabályozni lehet, hogy az atomok átlátszóak vagy fényvisszaverőek legyenek.

“Amit az elméleti szakemberek megjósoltak, és mi ezt kísérletileg megfigyeltük, az az, hogy ezekben a rendezett struktúrákban, ha egyszer elnyelünk egy fotont, és az újra kisugárzik, akkor valójában kisugárzik [in one predictable] irányba, és ettől válik tükörré” – mondja Dr. Pascal Weckesser, az intézet posztdoktori kutatója.

Az atomok által visszavert fény irányának szabályozására való képesség a jövőben számos kvantumtechnológiában, például az információ tárolására és továbbítására szolgáló, hackelésbiztos kvantumhálózatokban is felhasználható lehet.

Északnyugatabbra, a Stuttgart melletti Oberkochenben a Zeiss egy másik extrém tulajdonsággal rendelkező tükröt készít.

Az optikai vállalat éveket töltött egy ultralapos tükör kifejlesztésével, amely a számítógépes chipeket nyomtató gépek, az úgynevezett extrém ultraibolya litográfiai gépek (EUV) kulcsfontosságú alkatrésze lett.

A holland ASML cég a világ vezető EUV-gépgyártója, és a Zeiss tükrök alapvető alkotóelemük.

A Zeiss EUV-tükrei nagyon kis hullámhosszon képesek visszaverni a fényt, ami lehetővé teszi a kép tisztaságát apró méretben, így egyre több tranzisztor nyomtatható a szilíciumszelet azonos területére.

Dr. Frank Rohmund, a Zeiss félvezetőgyártási optikáért felelős elnöke a tükrök laposságának magyarázatára egy topográfiai analógiát használ.

“Ha fognánk egy háztartási tükröt, és felnagyítanánk Németország méretére, a legmagasabb pont 5 méter lenne. Egy űrtükörnél [as in the James Webb Space Telescope]2 cm lenne. [0.75in]. Egy EUV-tükörnél ez 0,1 mm lenne” – magyarázza.

Ez az ultrasima tükörfelület a tükör pozícionálását vezérlő rendszerekkel kombinálva, amelyeket szintén a Zeiss gyárt, olyan pontossági szintet eredményez, mintha egy EUV-tükörről a Föld felszínén visszaverődő fényt a Holdon egy golflabdát választanánk ki.

Bár ezek a tükrök már extrémnek tűnhetnek, a Zeissnek vannak tervei a továbbfejlesztésre, hogy még nagyobb teljesítményű számítógépes chipek előállítását segítsék.

“Vannak ötleteink az EUV továbbfejlesztésével kapcsolatban. A cél 2030-ra egy olyan mikrochip, amelyen egy trillió tranzisztor van. Ma talán százmilliárdnál tartunk.”

Ez a cél közelebb került a Zeiss legújabb technológiájával, amely lehetővé teszi a chipgyártó gépek jelenlegi generációjához képest körülbelül háromszor több struktúra nyomtatását ugyanarra a területre.

“A félvezetőiparnak van ez a domináns erős útiterve, amely a megoldáshoz hozzájáruló összes szereplő számára dobpergést biztosít. Ezzel képesek vagyunk előrelépést biztosítani a mikrochipgyártás terén, ami ma már olyan dolgokat tesz lehetővé, mint a mesterséges intelligencia, ami még tíz évvel ezelőtt is elképzelhetetlen volt” – mondja Dr. Rohmund.

Hogy tíz év múlva mit fog érteni és mire lesz képes az emberiség, azt még nem tudjuk, de a tükrök kétségtelenül a középpontjában lesznek azoknak a technológiáknak, amelyek elvezetnek minket oda.