Als de goochelaar je vertelt dat hij niets in petto heeft, word je uitgenodigd om verder te kijken dan armzweet en vieze lucht, naar de kaarten of konijntjes die op de loer liggen.
Maar als een fabrikant van hoogwaardige microchips zegt dat er niets in zijn vacuümkamer zit, moet je hem echt vertrouwen. Haren, stofdeeltjes of zelfs verontreinigende deeltjes kunnen voldoende zijn om delicate technologie te vernietigen.
Het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology (NIST) heeft nu een proces gevalideerd waar ze al een tijdje aan werken om extreem lage gasdruk nauwkeurig te meten binnen een beperkte ruimte, wat industrieën en onderzoekers een nieuwe manier biedt om niets te bereiken.
Proberen om elk gasdeeltje uit de container te verjagen wordt al snel een dwaze onderneming. Er zullen onvermijdelijk een paar koppige achterblijvers blijven. Echter, als hun collectieve druk minder dan 0,000001 Pa (ongeveer een biljoenste van een atmosfeer), kunnen we het een supervacuüm noemen met behulp van de Cold Atomic Vacuum Standard (CAVS).
Zorg voor een nauwkeurige en betrouwbare meting van dit vacuümniveau moeilijke zaakhangt meestal af van apparaten die worden gebruikt resterende gasmoleculen als uitgangspunt voor het elektron, of laad ze op en verzamel geïoniseerde deeltjes om te tellen.
De onderzoekers vroegen zich echter af of de beperkingen van experimenten met lasergekoelde atomen konden worden omgezet in een nuttig hulpmiddel voor het detecteren en berekenen van de overblijfselen van de atmosfeer die in een vacuümkamer achterbleven.
Koude, ongeladen metaalatomen gevangen in magnetische vallen vaak last van Vervelend probleem: rondvliegende gasdeeltjes kunnen ze rechtstreeks uit hun kooi slaan. Aan de andere kant kan het meten van het verlies van deze atomen een redelijk betrouwbare indicatie geven van de concentratie van hogesnelheidsdeeltjes in hun omgeving.
Door een magnetische val gevuld met ongeveer duizend lithium- of rubidiumatomen aan een vacuümkamer te bevestigen, hebben NIST-onderzoekers aangetoond dat het mogelijk is om continu druk te meten binnen het ultrahoge vacuümbereik, waardoor een nieuw type CAVS-sensor ontstaat.
Terwijl ze het grootste deel van de afgelopen zeven jaar aan het apparaat hebben gesleuteld, heeft het team onlangs hun nieuwe CAVS-technologie gekoppeld aan een systeem dat gestaag tientallen miljarden deeltjes per seconde in een kamer kan lekken.
Door de standaardgrootte van deeltjes die de kamer binnenkomen te vergelijken met de metingen op de innovatieve CAVS-sensor, toonde het team aan dat hun methode niet alleen een nulpunt is; Het is veel eenvoudiger dan alles wat eerder is geproduceerd.
En zonder dat kalibratie nodig is, is het in feite een standaard vacuümmeter, direct uit de doos.
“In feite is de draagbare versie zo eenvoudig dat we uiteindelijk hebben besloten deze te automatiseren, zodat we ons zelden met de werking ervan hoeven te bemoeien.” Hij zegt NIST-natuurkundige Dan Parker.
“In feite zijn de meeste gegevens van de draagbare CAVS voor dit onderzoek genomen terwijl we thuis comfortabel sliepen.”
Het is misschien niet helemaal magisch, maar voor producenten van geavanceerde halfgeleiders of onderzoekers die afhankelijk zijn van stofzuigers om alles te bestuderen, van zwaartekrachtgolven Om de kwantumchaos zelf in het niets te veranderen, zou nieuwe technologie precies kunnen zijn wat ze nodig hebben om ervoor te zorgen dat ze bijna niets in petto hebben.
Dit onderzoek is gepubliceerd in AVS-kwantumwetenschap.
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
