Кристалл, который ловит невидимое экспресс
Обычный кусок германия размером с ладонь может заметить, как через него пролетает одна-единственная частица тёмной материи. Но для этого кристалл должен быть почти идеальным: без электрических шумов, с ровным полем внутри и контактами, которые не искрят при высоком напряжении.
В новой работе собрали детектор KL01. На одну сторону кристалла нанесли литиевую краску и вплавили её нагревом — получился контакт, который хорошо держит напряжение. На другую сторону напылили тонкий слой алюминия поверх аморфного германия. Боковые стенки покрыли тем же аморфным германием, чтобы ток не утекал по краям.
При температуре жидкого азота (77 К) прибор пропускал ток всего в несколько пикоампер — это как если бы из полного ведра за год вытекла одна капля. Напряжение полного обеднения составило около 1300 вольт. Разрешение по энергии: 1,57 кэВ для гамма-квантов 59,5 кэВ и 2,57 кэВ для 662 кэВ. Это значит, что детектор различает очень близкие по энергии события.
Зачем это нужно? Для будущих детекторов с кольцевыми канавками на кристалле. Такая форма позволяет делать большие кристаллы без потери качества сигнала. Гибридный контакт из лития и алюминия — рабочий способ изготовления таких приборов.
Ток утечки в несколько пикоампер — это примерно один электрон за миллиардную долю секунды, но в детекторе он течёт постоянно и его можно измерить.
В сериале «Тёмная материя» герои ищут частицы, которые почти не взаимодействуют с веществом, — для этого нужны детекторы вроде описанного здесь.