Сцена залита ледяным светом, и на ней стоят кремниевые зрители. Каждый из них — матрица крошечных лавинных диодов, способных заметить одиночный фотон, но только если температура вокруг опустится до 165 К. Раньше такие зрители готовили к выступлению в одиночку, вручную, и никто не мог поручиться, что на большой сцене они сработают одинаково. Теперь для них построили термостатированную сцену с окном, прозрачным для ультрафиолета, и подвижным прожектором, который умеет целиться с точностью до десятой доли миллиметра.
Прожектор здесь не простой: он генерирует свет жидкого ксенона, тот самый, что вспыхивает внутри детекторов тёмной материи. Но ультрафиолет с длиной волны 175 нм капризен, его жадно поглощает влага из воздуха. Поэтому окно из фторида кальция постоянно обдувают сухим азотом, как стекло очков протирают перед важным разговором. А за кулисами, в тёмном боксе, поддерживается холод, стабильный до дрожи: температура колеблется всего на 1,2 мК за десять минут.
Десять зрителей из матрицы Hamamatsu вышли на сцену, и у каждого измерили три вещи. Первое — тёмновой счёт, то есть сколько раз детектор сработает в полной темноте, когда фотонов нет. Второе — заряд одного фотоэлектрона, крошечный сгусток тока, рождённый единственным фотоном. Третье — фотодетектирующая эффективность, вероятность того, что фотон вообще вызовет сигнал. При 165 К она составила 16,3 %, а температурный коэффициент напряжения пробоя — (52,8±0,5) мВ/К. Это значит, что на каждый градус потепления детектору нужно поднимать напряжение, чтобы оставаться в форме.
Раньше, до этой сцены, никто не мог одновременно охладить сотню таких зрителей и направить на каждого луч ультрафиолета с точностью до миллиметра. Коммерческие системы характеризации рассчитаны на комнатную температуру, а лабораторные одиночные измерения не дают статистики. Теперь появился конвейер: загрузил матрицу, задал координаты, и сцена сама проведёт зрителя через все испытания. Это заполняет пробел между единичным экспериментом и промышленным контролем качества.
Сцена уже работает на коллаборацию nEXO, которая готовит детектор для поиска безнейтринного двойного бета-распада. Там нужны тысячи кремниевых зрителей с известными характеристиками, и каждый должен выдержать годы в жидком ксеноне. А в перспективе на этой же сцене можно проверять, как ультрафиолет постепенно портит детекторы, и строить модель паразитных сигналов, которые мешают различать редкие события. Ледяной свет продолжает падать на кремний, и теперь у него есть зрители, готовые к большой премьере.
Окно из фторида кальция пропускает 88 % света на длине волны 172 нм, но при этом настолько гигроскопично, что его приходится постоянно обдувать сухим азотом, иначе влага из воздуха поглотит ультрафиолет.