Температура электронов в болометре приблизилась к теоретическому минимуму
Российские физики изготовили болометр холодных электронов с рекордно низкой температурой. Авторам удалось подавить андреевское рассеяние и охладить электроны до 65 милликельвин, что позволило увеличить чувствительность детектора. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
Болометры используют для регистрации слабого реликтового излучения, поэтому их чувствительность играет важную роль в возможностях исследования Вселенной. В основе работы болометра лежит изменение какой-то величины, например, электрического сопротивления, в зависимости от мощности падающего излучения. Чувствительность детектирования слабых сигналов напрямую связана с температурой приемника, поэтому в качестве стандартных охладителей часто используют гелиевые криостаты. Криостаты, которые могут работать в невесомости, для охлаждения используют откачку паров 3He и имеют рабочую температуру порядка 300 милликельвин.
Дальнейшее охлаждение детектора возможно в болометрах холодных электронов. Чувствительный элемент такого болометра из «нормального» металла (не в сверхпроводящем состоянии) — абсорбер — способен самоохлаждаться при облучении его фотонами. При низких температурах колебания кристаллической решетки (фононы) очень слабы, поэтому электроны, выбитые фотонами, практически не теряют свою энергию и могут туннеллировать в другую часть детектора — сверхпроводник. Отток горячих электронов с высокими энергиями приводит к охлаждению абсорбера. Понятно, что сбежавшие электроны могут вернуться назад и их необходимо остановить. Чаще всего для этого используют ловушки и создают барьер на обратном пути у электронов. Кроме