إذا أخبرك الساحر أنه ليس لديك أي شيء في يدك، فسوف تتم دعوتك للبحث عن البطاقات أو الأرانب الكامنة عبر اليد المتعرقة والهواء الفاسد.
ولكن عندما تقول إحدى الشركات المصنعة للرقائق الدقيقة المتطورة إنها لا تملك أي شيء في حجرتها المفرغة، عليك أن تصدقها حقًا. حتى جزيئات الشعر أو الغبار أو الملوثات يمكن أن تكون كافية لتدمير التكنولوجيا الحساسة.
لقد قام المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) الآن بالتحقق من صحة العملية التي كانوا يعملون عليها لبعض الوقت لقياس ضغط الغاز المنخفض للغاية بدقة في مكان ضيق، مما يمنح الصناعات والباحثين طريقة جديدة للتوصل إلى لا شيء.
إن محاولة إخراج كل جسيم غاز من الحاوية تصبح مهمة حمقاء. عدد قليل من المتطرفين العنيدين سوف يبقون حتمًا. وإذا ضغطوا جماعيا أقل من 0.000001 باسكال (واحد على تريليون من الضغط الجوي)، يمكننا أن نطلق عليه الفراغ الفائق باستخدام معيار الفراغ الذري البارد (CAVS).
الحصول على قياس دقيق وموثوق لهذا المستوى من الفراغ مخادعيعتمد عادة على الأجهزة المستخدمة تبقى جزيئات الغاز على شكل بلورات إلكترونية، أو يشحنونهم وجمع الجزيئات المتأينة للعد.
ومع ذلك، يتساءل الباحثون عما إذا كانت مجموعة من التجارب التي تتضمن ذرات مبردة بالليزر يمكن أن تجعلها أداة مفيدة لاكتشاف وحساب البقع الجوية المتبقية في غرفة مفرغة.
ذرات معدنية باردة وغير مشحونة محبوسة في مصائد مغناطيسية غالبا ما تتأثر مشكلة محيرة – يمكن لجزيئات الغاز المتطايرة أن تخرج من القفص. وبعبارة أخرى، فإن قياس فقدان هذه الذرات يمكن أن يوفر مؤشرًا موثوقًا به حول تركيز الجسيمات عالية السرعة في بيئتها.
من خلال ربط مصيدة مغناطيسية محملة بحوالي ألف ذرة من الليثيوم أو الروبيديوم بغرفة مفرغة، أظهر باحثو NIST أنهم يستطيعون قياس الضغوط بشكل مستمر ضمن نطاق الفراغ العالي للغاية، مما يخلق نوعًا جديدًا من مستشعرات CAVS.
وبينما كانوا يعبثون بالجهاز على مدى السنوات السبع الماضية، قام الفريق مؤخرًا بدمج تقنية CAVS الجديدة في نظام يمكنه تسريب عشرات المليارات من الجزيئات في الثانية بشكل ثابت إلى الغرفة.
ومن خلال مقارنة الكميات المعيارية من الجزيئات التي تدخل الغرفة مع قياسات من مستشعر CAVS المبتكر، أظهر الفريق أن طريقتهم لم تكن في المستوى المطلوب؛ إنه أبسط بكثير من أي شيء تم صنعه من قبل.
إنه يعكس قياسًا ثابتًا للفراغ خارج الصندوق، دون الحاجة إلى المعايرة.
“في الواقع، كانت النسخة المحمولة بسيطة جدًا لدرجة أننا قررنا في النهاية تشغيلها تلقائيًا، ونادرًا ما اضطررنا للتدخل في تشغيلها.” هو يقول NIST الفيزيائي دان باركر.
“في الواقع، تم أخذ معظم البيانات من CAVS المحمولة لهذه الدراسة بينما كنا نائمين بشكل مريح في المنزل.”
قد لا يعمل الأمر مثل السحر، لكن مصنعي أشباه الموصلات الراقية أو الباحثين الذين يعتمدون على المكانس الكهربائية لدراسة كل شيء موجات الجاذبية ومن أجل تحويل الفوضى إلى لا شيء، يجب أن تضمن التكنولوجيا الجديدة عدم وجود أي شيء في جعبتهم.
تم نشر هذه الدراسة AVS علوم الكم.