När det "omöjligt små" blir mätbart
Att mäta energin som krävs för att flytta en enda röd blodkropp en nanometer uppåt är en nästan otrolig bedrift. Finska forskare har nu lyckats med just det.
En forskargrupp vid Aalto-universitetet, i samarbete med kvantdatabolaget IQM, har lyckats mäta energier ner till 0,83 zeptojoule. En zeptojoule är så liten att den knappt går att greppa. Den motsvarar en sandkorn i jämförelse med alla jordens sandstränder.
Hur de lyckades mäta så lite energi
Vanliga mätinstrument duger inte när energin är så liten. Forskarna byggde istället en speciell kalorimeter – ett slags värmemätare – för att fånga upp minimala värmeförändringar.
Sensorn består av två sorters metall. Den ena delen är en supraledare, som leder ström utan motstånd när den är tillräckligt kall. Den andra delen är en vanlig ledare. Vid extremt låga temperaturer, runt millikelvin, blir supraledaren så känslig för värme att redan en liten extra värmeenergi gör den svag. Precis den känsligheten var den viktigaste leveransen.
Varför det här spelar roll
Räkna enskilda fotoner: Fysiker har länge velat räkna individerade ljuspartiklar. Den här tekniken tar oss närmare målet.
Söka efter mörk materia: Ungefär 85 procent av universums materia är mörk materia. Med en så känslig sensor kan vi kanske hitta axioner – en möjlig förklaring för mörk materia. Lär vi oss när de kommer?
Stödja kvantdatorer: Qubitarna i kvantdatorer behöver extremt låg temperatur. Den här sensorn fungerar vid samma kyla och kan hjälpa att läsa av informationen utan att störas.
Små steg som leder vidare
Det här är inte en stor rubriknyhet. Men det är precis sådana här tysta framsteg som driver vetenskapen framåt. Forskarna har perfektionerat en mätare som kan registrera energier som de flesta aldrig ens hört talas om.
Resultatet kan bli framtida upptäckter. Med tiden kanske vi förstår vad mörk materia är. Eller kvantdatorer blir tillräckligt praktiska för att lösa reala frågor.
Arbetet ledde av akademiprofessor Mikko Möttönen vid Aalto-universitetet. Det är en viktig del av Finland’s Future Makers-initiativet och published in Nature Electronics.