Kwestia, którą się zajęli, wydaje się znajdować na pograniczu fizyki, matematyki i filozofii, a o poświęconych jej badaniach możemy przeczytać na łamach AVS Quantum Science. Jak się okazuje, nawet to, co z pozoru wydaje się puste, w rzeczywistości coś zawiera. Zazwyczaj po prostu ilość tego jest tak mała, że trudno jest ją wykryć, nie wspominając o dostrzeżeniu jej gołym okiem.
Czytaj też: Rozwiązanie tej zagadki wymagało wyjątkowych środków. Pomógł symulator kwantowy
Próbując opracować metodę, która pozwoliłaby na mierzenie “niczego”, członkowie zespołu badawczego zaprojektowali system pomiarowy oparty na gazie fluorescencyjnym. Z jego wykorzystaniem możliwe są pomiary ekstremalnie niskich ciśnień z gigantyczną precyzją. Takie rozwiązania będą szczególnie przydatne w kontekście rozwoju technologii nowej generacji.
Dokładniej rzecz ujmując, chodzi o jak najdokładniejsze techniki pomiarowe, które mogłyby pozwolić na wykrywanie bardzo małych ilości zanieczyszczeń w próżni. Jednym z takich narzędzi jest system CAVS opracowany przez naukowców z NIST (National Institute of Standards and Technology). Ich zdaniem ich rozwiązanie mogłoby być wykorzystywane do wykonywania bardzo precyzyjnych pomiarów i to bez konieczności kalibracji. Jak wynika z przeprowadzonych niedawno analiz, proponowane podejście wpasowuje się w wymagania związane z pomiarami ultraniskiego ciśnienia i jednocześnie przewyższa możliwości zwyczajowo stosowanych rozwiązań z zakresu pomiaru ciśnienia.
Zazwyczaj uznajemy “coś” za “nic”, ponieważ nie jesteśmy w stanie przeanalizować tego z wystarczająco wysoką szczegółowością
Jak to w ogóle działa? Kluczową rolę odgrywa schłodzony do skrajnie niskich temperatur gaz, na przykład lit bądź rubid. Jest on uwięziony w polu magnetycznym, a później zostaje poddany działaniu lasera. W ten sposób występuje jego fluorescencja, co daje szereg bardzo przydatnych możliwości. Chodzi między innymi o możliwość określenia tego, ile atomów jest uwięzionych w polu magnetycznym. Naukowcy mogą tego dokonać w oparciu o jasność reakcji fluorescencyjnej na wiązkę lasera.
Kolejny krok zakłada umieszczenie urządzenia pomiarowego w próżni. W takich warunkach, jeśli atomy pozostałe w pozornie pustej komorze uderzają w uwięzione atomy, te ostatnie zostają usunięte z pola magnetycznego. W efekcie próbka traci na jasności, co z kolei pozwala naukowcom dokładnie zmierzyć, ile atomów wciąż może podlegać zderzeniom. To przekłada się na możliwość wykrywania wytwarzanych przez nie ciśnień.
Czytaj też: Najmniejszy zegar atomowy na świecie otworzy drzwi do nowej fizyki
W toku eksperymentów okazało się, że proponowane narzędzie ma nawet większe możliwości od obecnie potrzebnych. W praktyce oznacza to, że jest ono na tyle zaawansowane, by mogło sprawdzić się między innymi w kontekście produkcji układów przyszłości oraz prowadzenia różnego rodzaju zaawansowanych badań. Jakby tego było mało, system CAVS jest rzekomo bardzo prosty w obsłudze. Do tego stopnia, iż jego twórcy pozwolili mu działać samodzielnie.
