Amikor a „lehetetlenül kicsi” mérhetővé válik
Képzeld el, hogy egy vörösvérsejtet egyetlen nanométernyit akarsz felemelni, és ehhez pontosan meg kell mérned a szükséges energiát. Finn kutatók most ezt a feladatot oldották meg. Az eredményük pedig elég megdöbbentő.
Aalto Egyetem csapata az IQM nevű kvantumtechnológiai céggel közösen egy olyan érzékelőt fejlesztett ki, ami 0,83 zeptojoule energiát is képes detektálni. Ez a mértékegység olyan kicsi, hogy a legtöbb ember számára már szinte elképzelhetetlen.
A trükk, ami lehetővé tette a mérést
A hagyományos mérőeszközök ilyen apró értékekre egyszerűen nem érzékenyek. Ezért a kutatók egy speciális kalorimétert építettek, ami a legkisebb hőváltozásokat is képes észlelni.
Az eszköz kétféle anyagból áll. Az egyik rész szupravezetőkből készült, amelyek hidegben ellenállás nélkül vezetik az áramot. A másik rész hagyományos vezetőkre épül. Ezeket az anyagokat extrém alacsony hőmérsékleten – millikelvinben – működtetik, az űrnél is hidegebben. Ilyen körülmények alatt a szupravezető nagyon érzékennyé válik, szinte törékennyé. Kis hőmennyiség is képes destabilizálni azt, és ez a finom változás az, amit a kutatók mértek.
Mit hoz ez nekünk?
A nagy érzékenységű kaloriméter több területen is használható. Például egyes fényrészecskék – a fotonok – egyenkénti számlálása eddig csak elméleti lehetőség volt. Most már reálisabbá válik.
A sötét anyag kutatásában is segíthet. Az univerzum anyagának 85 százaléka láthatatlan, és még mindig nem tudjuk, mi az. Az axionok nevű részecskék egyik lehetséges jelölt. A finom érzékelő esetleg képes észlelni őket, ha véletlenül átjutnak a mérőműszeren.
A kvantumszámítógépek fejlesztésében is szerepet játszhat. Ezek az eszközok millikelvin hőmérsékleten működnek,所以 a new sensor ugyanazt a környezetet fenntartva lehet segíteni a qubit információk kiolvasását, míg nem hoz be extra hibákat a rendszerbe.
A csendes haladás fontossága
A kutatók hosszú éveken át finomították az eszközt. Nem egy látványos áttörésről beszélünk,而是 inkább egy apró, de fontos lépésről. A munka Mikko Möttönen akadémiai professzor vezetésével készült, és az eredményeket a Nature Electronics folyóiratban publikálták.