Kun mahdotoman pieni muuttuu mitattavaksi
Yksittäisen punasolun nostaminen nanometrin verran vaatii energiaa, jota ei pitäisi pystyä mittaamaan. Silti suomalaiset tutkijat tekivät juuri sen.
Aalto-yliopiston ja IQM:n yhteinen ryhmä onnistui mittaamaan energiamäärän, joka on vain 0,83 zeptojoulea. Se on niin pieni yksikkö, että sen hahmottaminen on lähes mahdotonta. Silti mittaus onnistui.
Miten niin pientä voi mitata?
Mittaus ei perustunut tavalliseen anturiin. Sen sijaan tutkijat rakensivat kalorimetrin, joka on suunniteltu havaitsemaan äärimmäisen pieniä lämpömuutoksia.
Anturi koostuu kahdesta metallityypistä. Toinen on suprajohtavaa materiaalia, joka ei vastusta sähkövirtaa lainkaan hyvin matalissa lämpötiloissa. Toinen on normaalia johdinta, joka estää virran kulkua. Kun näitä kahta yhdistetään millikelvinin lämpötilassa, suprajohteen tila muuttuu herkäksi.
Pienikin lämpömuutos saa suprajohteen horjumaan. Anturi havaitsee juuri tämän horjumisen. Sitä mitattiin.
Miksi tämä merkitsee jotain?
Tällainen herkkyys avaa ovia monelle alueelle.
Yksittäisten valohiukkasten laskenta on ollut fysiikan pitkäaikainen tavoite. Nyt tämä on askeleen lähempänä.
Pimeän aineen etsintä hyötyy myös. Suuri osa maailmankaikkeuden aineesta on pimeää,而我们无法看见的物质. Axionit ovat yksi mahdollinen vaihtoehto. Anturi voi mahdollisesti havaita niiden läsnähuomion.
Quantum-tietokoneiden kehitys vaatii samankaltaisia matalia lämpötiloja. Tämä anturi toimii näissä suhteissa ja voi autaa lukemaan qubitien tilaa ilman lisähäiriötä.
Hiljainen mutta ratkaiseva askel
Tämä ei ole iso uutinen headlineihin. Se on pieni, täydellisesti toteutettu mittauslaitteen parannus.
Silti nämä pienet parannukset ovat perusta tuleville saumattomuuksille. Kun mittaustekniikka kehittyy, muut tieteenalat saimentävät mahdollisuudet.
Tutkimuksen johtaja oli Mikko Möttönen Aalto-yliopistosta. Se julkaistiin Nature Electronics -lehdessä ja rahoitettiin Future Makers -hankkeesta.