Naujas išradimas: mikrotermometras itin žemoms temperatūroms

Fizikai iš Aalto, Kopenhagos ir Bazelio universitetų sukūrė miniatiūrinį termometrą, kuriuo galima matuoti temperatūras iki 7 milikelvinų (mK). Prietaisas yra kelių mikrometrų dydžio, tad jį bus galima įtaisyti netgi ant kompiuterio lusto. Darbas publikuotas Physical Review Applied žurnale, trumpai apie jį rašo ir žurnale Physics.

Pats prietaisas yra mikrolustas, ant kurio yra paprastas metalas (varis) ir superlaidininkas (aliuminis), atskirti izoliatoriumi (aliuminio oksidu). Prietaiso darbinės dalies plotis – 400 nanometrų. Varis prietaise atlieka gyvsidabrio vaidmenį įprastiniuose termometruose – jis kontaktuoja su aplinka, pavyzdžiui, bandiniu ir būtent jo temperatūra matuojama eksperimente.

Tokioje žemoje temperatūroje per aliuminio oksido sluoksnį gali pratekėti tunelinė srovė – nors aliuminio oksidas elektros srovės nepraleidžia, elektronai gali per jį tuneliuoti dėl kvantinių efektų. Autoriai matavo šią srovę, priklausančią nuo kontakto elektros įtampos. Pagal gaunamos kreivės formą mokslininkai nustatė vario sluoksnio temperatūrą.

Fizikams pavyko parodyti, kad prietaisas veikia iki 7 mK, o teoriškai šiuo prietaisu galima matuoti temperatūrą iki ~1 mK. Autorių teigimu, jų rezultatai dešimtis kartų geresni, nei panašių prietaisų. Sukurtasis termometras gali būti naudojamas kvantiniuose kompiuteriuose jų būklės stebėjimui.

Itin žemų temperatūrų matavimui tenka naudoti prietaisus, nepanašius į klasikinius termometrus. Tiksliems matavimams gali būti panaudotos termoporos, tačiau tikslesni prietaisai, kuriuose naudojama Kulono blokada. Tačiau pagrindinė jų problemą – sudėtinga vidinė sandara.