Последний выпуск научного журнала Physical Review B содержит отчет, посвященный последней из этих двух тем. Космические телескопы, такие как Herschel, исследуют спектральные диапазоны, недоступные с Земли; поэтому их можно использовать только в космосе. Насколько важно знать точное тепловое расширение материалов, используемых при установке таких телескопов, было ясно продемонстрировано во время одной из последних миссий ЕКА, поскольку было обнаружено, что моделирование, выполненное ранее, не согласуется с изготовленными зеркалами.
К счастью, несоответствия не были обнаружены в космосе, но все же привели к ненужным задержкам. Чтобы подобные неприятные сюрпризы не повторялись в будущем, потребовалось тщательное изучение использованных материалов. Для своих исследований в рамках проекта ESA исследовательская группа Рене Шоделя использовала сверхточный интерферометр PTB для измерения длины образцов во всем диапазоне температур с нанометровой точностью.Этот интерферометр — единственный в мире в своем роде.
Чтобы измерения можно было проводить с аналогичной точностью, но с меньшими усилиями, даже в других институтах, для сравнения обычно используются стандартные образцы, точное тепловое расширение которых известно. Одним из таких эталонных материалов является монокристаллический кремний, который характеризуется непрерывной структурой решетки с очень небольшим количеством дефектов; это также было исследовано исследователями. Подобно некоторым сверхстабильным керамическим материалам, кремний демонстрирует своеобразное поведение: при низких температурах он начинает повторно расширяться ниже определенной температуры.
Эта динамическая характеристика — довольно неожиданная для повседневной жизни — также точно была измерена учеными из PTB. Их измерения дали важный результат: в широком диапазоне температур они обнаружили значительные отклонения от эталонных значений, используемых на сегодняшний день для монокристаллического кремния. Это говорит о том, что контрольные значения необходимо скорректировать.
Результаты проекта имеют важное значение для дальнейших космических миссий, которые уже запланированы, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), для которого запланированы температуры использования ниже -220 ° C, или космический инфракрасный телескоп для космологии и др. Астрофизика (SPICA), для которой предусмотрены даже более низкие температуры использования.