Настройка радиоприёмника на любимую станцию — это поиск нужной частоты среди шума. Новый прибор делает то же самое, но для волн длиной около трёх миллиметров. Такие волны приходят из далёких галактик и, возможно, от частиц тёмной материи. Прибор — это узор из сверхпроводящих ниобиевых дорожек на кремниевой пластинке. Каждая дорожка резонирует на своей частоте, как струна гитары на своей ноте.
Раньше подобные устройства теряли половину сигнала из-за лишнего резистора. Здесь резистор убрали, и сигнал идёт почти без потерь. В симуляции десяти дорожек получили чёткость разделения частот как у хорошего музыкального тюнера: различимы ноты с разницей меньше одного процента. Первая дорожка поймала 82% пришедшей энергии — как если бы из десяти гостей на званый ужин пришли восемь.
Но есть и ложка дёгтя. Когда сигнал бежит вдоль цепочки дорожек, каждая следующая отбирает у него чуть-чуть энергии — примерно 0,85%. Для десяти дорожек это мелочь, а вот для трёхсот — уже заметная утечка. Учёные посчитали: если взять более чистый диэлектрик, потери станут в десять раз меньше, и цепочка из трёхсот дорожек заработает. Именно столько нужно, чтобы покрыть окно прозрачности атмосферы на частоте 90 гигагерц — там небо особенно чистое для таких наблюдений.
Прибор почти не боится обычных огрехов производства: небольшие отклонения в ширине дорожек или толщине металла не ломают настройку. Чувствителен он только к толщине диэлектрической подложки — как гитара, у которой мензура сбита на полмиллиметра. Это значит, что такие спектрометры можно будет штамповать сотнями для будущих обзоров неба. Тогда карта распределения вещества во Вселенной станет подробнее, а поиск тёмной материи — чувствительнее.
Ниобий — сверхпроводник, который не сопротивляется току. Если пустить ток по ниобиевому кольцу, он будет кружить годами без батарейки.
В сериале «Экспансия» детекторы на сверхпроводниках ловят сигналы инопланетных технологий.