Når en tryllekunstner fortæller dig, at der ikke er noget i ærmet, bliver du inviteret til at kigge forbi armsveden og den forældede luft efter kort eller kaniner, der lurer indeni.
Men når en producent af mikrochips af høj kvalitet siger, at der ikke er noget i deres vakuumkammer, skal du virkelig stole på dem. Hår, støvspletter eller endda molekyler af forurenende stoffer kan være nok til at ødelægge den delikate teknologi.
Det amerikanske National Institute of Standards and Technology (NIST) har nu valideret en proces, de har arbejdet på i nogen tid for nøjagtigt at måle ekstremt lave gastryk i et begrænset rum, hvilket giver industrier og forskere en ny måde at nå frem til ingenting.
Øh, hvad?
At forsøge at jage hver enkelt gaspartikel fra en beholder bliver hurtigt sisyfosarbejde. Et par stædige partikler vil uundgåeligt blive der.
Men hvis deres kollektive tryk falder til under 0,000001 pascal (omkring en trilliontedel af atmosfærisk tryk), kan vi kalde det et ultrahøjt vakuum ved hjælp af koldtatomvakuumstandarden (CAVS).
Det er vanskeligt at få et præcist, pålideligt mål for dette niveau af vakuum, typisk afhængigt af enheder, der bruger resterende gaspartikler som elektrontrædesten, eller oplader dem og samler de ioniserede partikler til tælling.
Alligevel har forskere spekuleret på, om en begrænsning af eksperimenter, der involverer laserkølede atomer, kunne vendes ind i et praktisk værktøj til at detektere og tælle de rester af atmosfæren, der er tilbage i et vakuumkammer.
Sådan gør de
Kolde, uladede metalliske atomer, der holdes i magnetiske fælder, lider ofte af et knasende problem - flyvende gaspartikler kan slå dem lige ud af deres bur. Set på en anden måde kan måling af tabet af disse atomer give en ret pålidelig indikation af koncentrationen af højhastighedspartikler i deres miljø.
Ved at forbinde en magnetisk fælde fyldt med omkring tusinde lithium- eller rubidiumatomer til et vakuumkammer har NIST-forskere vist, at det er muligt konsekvent at måle tryk inden for det ultrahøje vakuumområde, hvilket skaber en ny slags CAVS-sensor.
Mens de har puslet med enheden i det meste af de sidste syv år, har holdet for nylig knyttet deres nye CAVS-teknologi til et system, der støt kan lække flere titusinder af milliarder af molekyler ind i et kammer pr. sekund.
Kan have stor betydning
For at verificere nøjagtigheden af deres kolde atomvakuumstandard (CAVS) til måling af ultralavt vakuumtryk byggede NIST-forskere en højtydende version af en traditionel trykmetrologisk opsætning kendt som et dynamisk ekspansionssystem. (NIST)
Ved at sammenligne det standardiserede volumen af molekyler, der kommer ind i kammeret, med målinger på deres innovative CAVS-sensor, viste holdet, at deres metode ikke bare er op til bunden; det er langt enklere end noget, der er produceret før.
Uden at det behøver at blive kalibreret, repræsenterer det i realiteten et standard vakuummål lige ud af æsken.
"Den bærbare version er faktisk så enkel, at vi til sidst besluttede at automatisere den, så vi meget sjældent behøvede at gribe ind i dens drift," siger NIST-fysiker Dan Barker.
"Faktisk blev de fleste af dataene fra den bærbare CAVS til denne undersøgelse taget, mens vi sov behageligt derhjemme."
Det fungerer måske ikke helt som magi, men for producenter af avancerede halvledere eller forskere, der er afhængige af vakuum til undersøgelse af alt fra gravitationsbølger til kvantekaos til intetheden selv, kan den nye teknologi være lige, hvad de har brug for for at sikre, at der er ved siden af intet i ærmet.
Denne forskning blev offentliggjort i AVS Quantum Science.
Kilde: Sciencealert
