Ничто на самом деле ничто. Немного парадоксально, конечно, но это так. Все, что мы называем «пустым», «лишенным» или «ничего не содержащим», на самом деле может содержать что-то. Это просто невероятно малое количество чего-то — наименьшее количество, которого мы можем достичь.
Обычно в повседневной жизни точное определение «ничего» не имеет большого значения. Но при проведении экспериментов или создании объектах в вакуумных камерах, точное определение того, что представляет собой «ничего», имеет большое значение. Эти последние маленькие кусочки «чего-то» в камере создают давление, и для учёных невероятно важно точно знать, какое давление.
Наличие надежного метода измерения чрезвычайно малых количеств загрязняющих веществ в вакууме является главным приоритетом. Итак, в течение последних семи лет исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) разрабатывали систему под названием CAVS, что означает вакуумный стандарт холодного атома, для измерения этих крошечных давлений. Они считают, что он может служить «основным эталоном», а это означает, что он может выполнять невероятно точные измерения без необходимости калибровки.
А недавно они опубликовали статью, подтверждающую эти подозрения: CAVS не только соответствует золотому стандарту измерения сверхнизкого давления, но и превосходит возможности более традиционных систем измерения давления.
«Это кульминационный результат», — заявила физик NIST Джулия Шершлигт. «Раньше у нас было множество позитивных событий. Но это подтверждает тот факт, что наш стандарт холодного атома действительно является стандартом».
В этом методе используется очень холодный газ (литий или рубидий), заключенный в магнитное поле. Затем газ подвергается воздействию лазера, что заставляет его флуоресцировать, и исследователи могут точно сказать, как атомы могут оказаться в ловушке магнитного поля, по тому, насколько ярким является флуоресцентный отклик на лазер.
Затем измерительное устройство, содержащее всю эту систему, помещается в вакуум. Когда любые атомы, оставшиеся в камере «ничто», сталкиваются с захваченными атомами, захваченные атомы выбиваются из магнитного поля. Из-за этого весь захваченный образец светится немного менее ярко и позволяет исследователям точно измерить, сколько атомов осталось столкнуться и, следовательно, какое давление они создают.
«Тяжелая работа, необходимая для того, чтобы поднять одно из этих классических стандартных устройств, просто колоссальна», — сказала Шершлигт. «Попытки сделать это действительно помогли понять суть всего этого эксперимента: CAVS обеспечивает высокую точность в гораздо более простой форме».
Устройство работает настолько хорошо, что оно способно измерять не только уровни «ничего», которых нам нужно достичь сейчас, но и те уровни, которые нам понадобятся для производства чипов будущего и следующего поколения. И он прост в использовании. Фактически, исследователи позволили ему делать все самому, а сами пошли домой и ждали завершения измерений.
«Ничто» по-прежнему имеет решающее значение для тестирования и разработки некоторых очень интересных «чего-то», и чем лучше мы сможем это измерить, тем лучше для нас будет.
