Ученые-физики из университета Базеля, Швейцария, преуспели в том, чтобы охладить специализированный наноэлектронный чип до температуры ниже 0.003 Кельвина. В данных исследованиях также принимали участие ученые из Германии и Финляндии, и, помимо охлаждения самого чипа, технология магнитного охлаждения использовалась для того, чтобы охладить и электрические проводники, соединяющие «подопытный» чип с внешними устройствами.
Ученым, для того, чтобы установить новый рекорд, приходится конкурировать друг с другом не хуже, чем другим людям, пытающимся установить рекорды «ненаучного» характера. И для того, чтобы охладить экспериментальные приборы до температуры, очень близкой к температуре абсолютного нуля, ученым приходится использовать все более высокотехнологичные системы. Напомним нашим читателям, что абсолютный ноль равен 0 Кельвинов или -273.15 градуса по шкале Цельсия. При температурах, близких к этой точке, возникают идеальные условия для проведения экспериментов, связанных с квантовой механикой и совершенно новыми физическими явлениями.
Группа, возглавляемая профессором Домиником Цумбюлем (Professor Dominik Zumbuhl), уже давно использует принципы магнитного охлаждения по отношению к наноэлектронным устройствам. Магнитное охлаждение основано на эффекте дополнительного охлаждения системы после того, как снимается магнитное поле, воздействовавшее на эту систему извне. Однако, для эффективной работы перед снятием магнитного поля требуется удаление тепла, вызванного намагничиванием системы, что производится одним из традиционных способов.
Благодаря использованию такого многоэтапного охлаждения, группе профессора Цумбюля удалось охладить чип до температуры чуть ниже 2.8 милликельвина, что является новым рекордом. Более того, для столь глубокого охлаждения чипа ученым пришлось использовать комбинацию из двух независимых систем, основанных на технологии магнитного охлаждения, одна из которых использовалась для охлаждения электрических проводников, температура которых составила 150 микрокельвинов, меньше тысячной доли градуса от точки абсолютного нуля.
Еще одной проблемой, с которой пришлось столкнуться ученым, стала проблема измерения температуры, до которой охлаждается чип. Эта проблема была решена за счет использования так называемого термометра на основе эффекта Кулоновской блокады (Coulomb blockade thermometer). Конструкция и материал, из которого был изготовлен этот термометр, позволили охладить и его близко к абсолютному нулю перед началом измерений.
«Комбинация нескольких методов позволила нам охладить чип до температуры меньше, чем 3 милликельвина. И мы считаем, что немного усовершенствовав эти методы, мы сможем достичь температуры в 1 милликельвин» — рассказывает профессор Цумбюл, — «К тому же, мы добились того, что столь низкая температура чипа сохраняется неизменной на протяжении семи часов, чего вполне достаточно для проведения большого количества экспериментов и исследований в области физики низких температур».
Машины-монстры — все о самых исключительных машинах, механизмах и устройствах в мире, от громадных средств уничтожения себе подобных до крошечных точнейших устройств, механизмов и всего того, что находится в промежутке между ними.
Источник:
