Сегодня 27 июня 2025
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 🔥
VK привлекла 112 млрд рублей благодаря допэмиссии 22 мин.
Инфраструктура в публичном облаке России ежегодно увеличивается почти на треть 58 мин.
Хакеры могут захватить тысячи серверов — в популярном контроллере для удалённого управления найдена критическая уязвимость 3 ч.
Google выпустила приложение Doppl для виртуальной примерки нарядов 3 ч.
Ущерб российскому бизнесу от DDoS-атак утроился в 2025 году, и это не предел 4 ч.
Digital Realty выбрала HPE Private Cloud для модернизации своего парка ЦОД по всему миру 5 ч.
Минспорт разработал новый стандарт физподготовки киберспортсменов — сколько нужно накликать за 30 секунд, чтобы получить квалификацию 5 ч.
Google доработала и перезапустила ИИ-функцию Ask Photos для поиска фото по содержимому 6 ч.
В очаровательном приключении The Plucky Squire появился хардкорный режим для тех, кому игра показалась слишком лёгкой 7 ч.
Страшно интересно: Capcom показала первый геймплей Resident Evil Requiem и раскрыла подробности амбициозного хоррора 8 ч.
Cooler Master выпустила компактный корпус NR200P V3 с поддержкой больших и мощных видеокарт 42 мин.
Китайский «Большой фонд» сосредоточится на импортозамещении в литографии и проектировании чипов 2 ч.
«Яндекс Фабрика» выпустила первые Bluetooth-колонки под брендом Commo — от 3490 рублей 2 ч.
Asus выпустила GeForce RTX 5070 Ti и RTX 5090 со съёмным коннектором GC-HPWR для скрытого питания 2 ч.
«Удомля-3»: в Тверской области заработала третья очередь дата-центра «РТК-ЦОД» 3 ч.
Франция создаст многоразовый космоплан, похожий на «Шаттл» — деньги на него уже нашли 3 ч.
К 2050 году в мире будет 4 млрд роботов с ИИ — и TSMC планирует на этом хорошо заработать 4 ч.
Плёночные фотографии сравнили с имитацией фотоплёнки у смартфона Honor 400 Pro 4 ч.
Взрыв забросил обломки Starship в Мексику — местные начали сдавать в цветмет 5 ч.
Самый маленький в мире одноплатный компьютер на базе Intel Core Raptor Lake — AAEON de next-RAP8 5 ч.