SRON荷兰空间研究所
信用:SRON荷兰空间研究所
科学家利用超导探测器从系外行星微弱的辉光中辨别出它们的光谱
现在，来自SRON荷兰空间研究所和TU Delft的研究人员观测到了比预期低100倍的噪音，这提供了一个新的基础物理学观点:准粒子数量和它们寿命之间的关系消失了
这项研究已经发表在《物理评论》上
系外行星在夜空中非常暗淡，它们的光以单个光子的形式到达地球上的望远镜
为了探测这些，SRON科学家正在开发微波动态电感探测器，简称MKIDs
它们被冷却到发生超导的程度；电子形成铜对，从而避免了材料的固有电阻
入射光子将库珀对分解成准粒子
MKIDs用这些来追溯每个光子的能量
与任何检测技术一样，噪声会限制灵敏度
在MKIDs的情况下，噪声来自热波动，热波动导致准粒子的连续分裂和复合
如果一颗系外行星发出的微弱信号只分裂了几对库珀对，那么由此产生的准粒子发出的信号就会淹没在这种准粒子噪声中
在最近发表的研究中，SRON的科学家将他们的MKIDs的灵敏度提高了2倍
5通过使用膜来保留入射光子的泄漏能量；由于噪音的原因，他们最初并不希望从中受益
但令他们惊讶的是，他们发现噪音比预期低了100倍
这种薄膜不仅提高了检测器本身的灵敏度，而且提高了检测过程中测量噪声的灵敏度
此外，新的设计需要更弱的读出信号，对探测器的干扰更小
这意味着太空望远镜将有2个
精度提高5倍
似乎噪声如此之低是因为在MKIDs运行的低温(-273摄氏度)下，准粒子的数量和它们的寿命之间的相关性消失了
直到现在，物理学家一直观察到，准粒子越多，它们找到彼此并再次形成库珀对的速度就越快，因此，它们的寿命就越短
现在，由彼得·德·维瑟(SRON/图·代尔夫特)领导的SRON研究人员已经准确地绘制出了MKIDs中的这种噪声，这条定律似乎不再适用了
“这种相关性消失了，所以准粒子的寿命比测量到的准粒子数量所暗示的要短，”第一作者史蒂文·德·鲁伊说
“我们认为准粒子会卡住，因此不再产生噪音
" 德·维瑟说，“除了让我们的2
相关精度提高了5倍，低得多的噪声也代表了物理学的一个基本发现
准粒子的寿命和数量的解耦是一种新的效应，其他科学家也可以利用它来显著改进他们的探测器
"
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