Сегодня 04 марта 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Квантовая физика помогла создать сверхточный атомный термометр

Учёные из Национального института стандартов и технологий США (NIST) сообщили о создании наиболее точного и не требующего калибровки атомного термометра, который может найти применение в науке, космосе и производстве. Работа прибора строится на принципах квантовой физики и поэтому безупречна. Современные научные термометры требуют длительной калибровки и даже в этом случае не гарантируют точных измерений, от чего свободен атомный термометр.

 Источник изображения: NIST

Источник изображения: NIST

В основе решения исследователей из NIST лежат так называемые ридберговские атомы. Таковыми часто делают атомы рубидия. Для этого необходимо крайний электрон так накачать энергией, что он на три порядка увеличивает расстояние от ядра. Для понимания масштаба представьте, что ядро атома размерами 1 мм. Тогда размер «накаченного» атома составил бы 30 м. Когда атом становится ридберговским, размеры атома увеличились бы до 1000 раз, что в нашем примере соответствовало бы 30 км. Электрон на таком удалении от ядра (в настоящем атоме) чувствителен к внешним проявлениям магнитных полей и энергий. А поскольку всё завязано на квантовую физику (свойства элементарных частиц), то все эти состояния и энергии рассчитываются с точностью до 12 знака после запятой.

Тем самым измерения с привлечением ридберговских атомов будут невероятно точными даже по умолчанию, просто опираясь на фундаментальные свойства Вселенной (с привлечением необходимого оборудования и вычислительных алгоритмов). Впрочем, эта простота, конечно же, кажущаяся. Однако оборудование для организации подобного термометра стало достаточно компактным и вполне может быть использовано на производстве.

В атомном термометре атомы рубидия охлаждают до температуры, близкой к абсолютному нулю (до 0,5 мК). Это снижает собственные колебания атомов (их энергию) до минимально уровня. Облако атомов рубидия при этом удерживается в пространстве электромагнитным полем, не давая ему контактировать со стенками камеры. После этого облако облучают лазерами, и самые дальние электроны поглощают энергию, после чего они переходят на орбиты с 1000-кратным превышением стандартных орбит.

После этого остаётся следить за поведением удалённых электронов, которые поглощают или отдают энергию из окружающего пространства. Эта энергия эквивалентна температуре измеряемого объекта и переносится излучаемыми им фотонами. Получая и отдавая энергию, электроны меняют орбиты и по этим изменениям можно с чрезвычайной точностью рассчитать температуру объекта. Измерения производятся бесконтактным способом, что во многих случаях весьма удобно.

Этот прорыв не только открывает путь для нового класса термометров, но и особенно важен для атомных часов, поскольку их точность может пострадать от случайного нагрева. «Атомные часы исключительно чувствительны к изменениям температуры, что может привести к небольшим погрешностям в их измерениях», — пояснили учёные. — Мы надеемся, что эта новая технология поможет сделать наши атомные часы ещё более точными».

Всё это приведёт к новым возможностям в науке, в квантовых вычислениях, улучшит автономную навигацию в дальнем космосе (в первую очередь) и пригодится во многих других областях.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
WhatsApp и Telegram получили конкурента от Илона Маска — начались тесты X Chat для iOS 2 ч.
Ubisoft наконец подтвердила Assassin’s Creed Black Flag Resynced и приоткрыла завесу тайны над будущим франшизы 3 ч.
«Это просто нереально!»: Mundfish взбудоражила фанатов Atomic Heart трейлером с датой выхода сюжетного дополнения «Кровь на Хрустале» 4 ч.
Московский суд оштрафовал разработчика Escape from Tarkov на два миллиона рублей 5 ч.
Ghost of Yotei и Saros не выйдут на ПК — Sony больше не будет портировать эксклюзивы PS5, но есть исключения 6 ч.
«Яндекс» научил «Алису» управлять смартфоном по командам пользователя — ИИ-агент уже тестируется 6 ч.
OpenAI разрабатывает прямого конкурента платформы GitHub от Microsoft 7 ч.
Власти США задумались, не угрожают ли инвестиции Tencent в Epic и Riot безопасности США 7 ч.
В Meta появится отдел прикладного ИИ — он ускорит появление «суперинтеллекта» 8 ч.
Продажи Resident Evil Requiem перевалили за 5 млн копий меньше чем за неделю после релиза 10 ч.
Эксперимент показал, что бактерии могут пережить удар астероида и межпланетный перелёт 2 ч.
Gemini обвинили в подстрекательстве к самоубийству — Google предстоит суд 2 ч.
Nubia представила доступные игровые смартфоны Neo 5, Neo 5 GT и Neo 5 Max с активным охлаждением и RGB-подсветкой 2 ч.
Xiaomi будет делать новый процессор каждый год — и уже в этом выпустит смартфон с собственным чипом, ОС и ИИ 4 ч.
Meta обучает ИИ на видео с очков Ray-Ban, в том числе на интимных — но сначала их смотрят люди в Кении 6 ч.
Caviar представила эксклюзивные Galaxy S26 Ultra Totem с барельефами животных из 24-каратного золота по цене от $10 490 7 ч.
Huawei начала глобальные продажи своих ИИ-решений для ЦОД 7 ч.
Tecno и Tonino Lamborghini представили серию дизайнерской электроники — от смартфонов до геймерского мини-ПК 8 ч.
CoreWeave удвоит капзатраты на ИИ ЦОД в 2026 году, но инвесторы сомневаются в оправданности такого шага 8 ч.
Европа и Китай почти одновременно испытали гигабитную лазерную связь на высоте 36 000 км 8 ч.