Ak ti kúzelník povie, že v rukáve naozaj nič nemá, nemusí to byť vždy pravda. Ak ti však povie výrobca vysokokvalitných mikročipov, že v jeho vákuovej komore nič nie je, môžeš mu skutočne dôverovať.
Na zničenie chúlostivej technológie totiž stačia aj mikroskopické nečistoty, častice prachu alebo dokonca len molekuly znečisťujúcich látok.
Absolútne nič
Americký Národný inštitút pre štandardy a technológie (NIST) najnovšie potvrdil proces, pri ktorom vedci presne zmerali extrémne nízke hodnoty tlaku v obmedzenom priestore. Poskytli tak priemyslu a výskumníkom nový spôsob, ako dospieť k takmer absolútnej prázdnote.
Snaha docieliť ideálne vákuum je nereálna. Vždy ostanú v danom priestore nejaké častice plynu. Ak však ich spoločný tlak klesne pod 0,000001 pascalu (približne trilióntina atmosférického tlaku), môžeme ho nazvať ultravysokým vákuom, ktorý sa meria pomocou takzvanej metódy štandardu studeného atómového vákua (CAVS).
Získať presné a spoľahlivé meranie tejto úrovne vákua je zložité, zvyčajne sa spolieha na zariadenia, ktoré merajú zvyšné častice plynu ako napríklad časti elektrónov, ktoré zostali vo vákuu. Výskumníci si však položili otázku, či by sa experimenty s laserovým chladením, pri ktorom sa ochladzujú okolité atómy a molekuly, nedalo premeniť na praktický nástroj na zisťovanie a počítanie zvyškov atmosféry, ktoré zostávajú vo vákuovej komore.
Meranie ultravysokého vákua
Toto ochladzovanie sa vykonáva v takzvaných magnetických pasciach, v ktorých sa atómy schladia k takmer absolútnej nule. Absolútna nula je teplota, pri ktorej zastane pohyb atómov a tým pádom aj všetky fyzikálne procesy. K tejto teplote sa vedci môžu priblížiť, no nedokážu ju dosiahnuť. Absolútnu nulu definujú vedci ako 0 Kelvinov alebo -273,15 stupňov Celzia.
Takto schladené a takmer nehybné nenabité kovové atómy držané v magnetických pasciach často poletujúce častice plynu doslova vyrazia z daného priestoru. A práve meranie úbytku týchto atómov môže poskytnúť pomerne spoľahlivý údaj o koncentrácii zvyšku plynových častíc s vysokou rýchlosťou v danom vákuovom prostredí.
Jednoduché prenosné zariadenie
Pripojením magnetickej pasce s približne tisíckou atómov lítia alebo rubídia k vákuovej komore výskumníci z NIST dokázali, že je možné dôsledne merať tlak v rozsahu ultravysokého vákua, čím sa vytvoril nový druh senzora CAVS. S tejto magnetickej pasce spomínané atómy vháňajú do vákuovej komory. Následne pomocou ich nového senzora porovnávajú objem molekúl vstupujúcich do komory s tým, ktorý zvyšné častice plynu vytlačia von. Touto metódou oveľa presnejšia a hlavne jednoduchšie dokážu zistiť koľko nežiadúcich molekúl sa v ich vákuovej komore ešte nachádza.
Bez potreby akejkoľvek kalibrácie v podstate predstavuje štandardné meranie vákua priamo po rozbalení z krabice. „Prenosná verzia je skutočne taká jednoduchá, že sme sa ju nakoniec rozhodli zautomatizovať tak, že sme do jej činnosti museli zasahovať len minimálne,“ hovorí fyzik z NIST Dan Barker.
Pre výrobcov špičkových polovodičov alebo výskumníkov, ktorí sa spoliehajú na vákuum pri štúdiu všetkého od gravitačných vĺn cez kvantový chaos až po samotnú prázdnotu, by sa vďaka tejto novej technológii mohli uistiť, že vo svojej pracovnej vákuovej komore skutočne nič nemajú.