真空并非空无一物：冷原子真空标准助力未来芯片开发

发布日期：2025-03-09 01:26    点击次数：198

真空并不等于真的空无一物，这一看似矛盾的表述却是事实。任何所谓“虚空”“空无”状态，实际上都包含着某种极其微小、几乎难以探测的量。对极度真空的测试与开发，与未来芯片的发展息息相关。

日常生活中，“什么都没有”的精确定义或许无关紧要，“功能上什么都没有”就已足够。然而，在真空室进行实验或构建物体时，“无”的精确定义就显得极为关键。真空室中残留的少量原子会产生压力，其大小对科学家意义重大。

故而，拥有可靠方法测量真空中极少量污染物成为当务之急。过去七年，美国国家标准与技术研究所的科学家着力开发“冷原子真空标准”系统，用于测量这些微小压力。研究者坚信它能作为“主要标准”，实现无需校准的精确测量。

近期，研究团队在《AVS》有所成果。NIST物理学家朱莉娅‧舍施利特称，这是最终成果，证实了冷原子标准是真正的标准。

该技术利用磁场捕获极冷的气态锂或铷，气体经激光照射发出荧光，研究人员通过激光荧光响应亮度判断原子在磁场中的捕获情况。

之后，将测量装置置于真空，当真空中残余原子撞击被捕获原子，后者会从磁场脱落，使捕获样品发光减弱，借此研究人员能准确测量残余原子数量及产生的压力。

舍施利特表示，搭建经典标准设备的繁重工作让人难忘，也让团队明白CAVS以更简单形式实现高精度测量。

此设备表现出色，既能测量当下所需真空水平，也能满足未来芯片制造及下一代新科技所需。且使用便捷，设备搭建完成后，研究人员甚至可等待其自行得出测量结果。

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