Гранит науки - 2003-06-23

Новый термометр для определения сверхнизких температур создан учеными Йельского Университета - устройство использует явление под названием дробовый шум, т.е. некоторые особенности течения электротока У микрофона Марина Аствацатурян! Одно из достоинств термометра дробового шума в том, что он калибруется сам по себе. А что такое дробовый шум объясняют энциклопедические издания: это шум, создаваемый флуктуацией тока вследствие дискретной природы носителей заряда и случайной либо непредсказуемой эмиссией заряженных частиц из эмиттера. Иными словами - электричество течет не непрерывно, а в виде потока заряженных частиц, каждая из которых имеет одноименный заряд. Обычно поток этих частиц протекает во времени не равномерно, а распределяется хаотически. Это распределение потока частиц накладывается на стационарные колебания электрического тока, которые являются независимыми для не перекрывающихся интервалов времени. Это приводит к появлению шума, равномерно распределенного по частоте. Термометр, созданный доктором Лейфом Спитцем (Lafe Spietz) из Йельского Университета (Yale University) и его коллегами, состоит из двух слоев алюминия, разделенных прослойкой окиси алюминия сообщает Scientific American. Электрическое напряжение, приложенное к этому устройству, заставляет электроны преодолевать барьер, что создает электроток. А соотношение между величиной напряжения и количеством создаваемого шума или тех самых флуктуаций тока, является температурозависимым.

В результате так называемый термометр дробового шума показывает температуру в соответствии с напряжением, которое известно. Исследователи определили, что термометр дробового шума работает с погрешностью не более одной тысячной доли Кельвина, и это в 5 раз точнее нынешних термометров для измерения температур около абсолютного нуля, т.е. минус 273 градусов Цельсия. А предварительной калибровки новое устройство не требует потому, что взаимоотношения между напряжением, шумом и температурой основаны только на фундаментальных физических постоянных. К тому же устройство обеспечивает точность измерений в более широком диапазоне температур, чем другие термометры. Сверхнизкие температуры, для измерения которых в ходе различных экспериментов по квантовой физике новый термометр предназначен в первую очередь, ниже, чем в межзвездном пространстве. А законы квантовой механики таковы, что при нескольких градусах в районе абсолютного нуля металлы утрачивают электрическое сопротивление, становятся сверхпроводящими, а вязкие жидкости -сверхтекучими. Холодное безмолвие и атомы газа при этом образуют новое состояние материи Бозе-Эйнштейновский конденсат поясняет служба новостей Nature. И для опытов с такими состояниями материи термометр дробового шума оказывается, по замыслу его создателей, незаменимым. Изобретение описано в журнале Science (20 June, 2003).