Сегодня 16 июня 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 🔥
Календарь релизов 15–21 июня: Copa City, The Adventures of Elliot и The Last Salvage Squad 6 ч.
В Steam стартовал фестиваль «Играм быть» с демоверсиями тысяч будущих хитов 6 ч.
«Яндекс» намерен научить ИИ считывать эмоции и чувства людей 7 ч.
У Don't Nod большие проблемы — разработчики Life is Strange, Remember Me и Jusant оказались на грани банкротства 8 ч.
Nintendo проговорилась, чего ждать от ремейка легендарной The Legend of Zelda: Ocarina of Time 9 ч.
Спустя два года после релиза Capcom удалит микротранзакции из Dragon’s Dogma 2 и снизит цену игры 11 ч.
В Великобритании полицейского уличили в фальсификации доказательств преступлений с помощью ИИ 16 ч.
«Кто купит Xbox и Game Pass ради Gears?»: инсайдер рассекретил «безумный» бюджет Gears of War: E-Day 17 ч.
Anthropic проведёт переговоры с властями США для разблокировки ИИ-моделей Mythos 5 и Fable 5 17 ч.
В Steam завирусились виртуальные прятки Meccha Chameleon, где можно буквально слиться с окружением 18 ч.
Новая статья: Обзор смартфона Xiaomi 17 Ultra: человечный камерофон с настоящим зумом 5 ч.
Midea запустила акцию «Сорви летний куш» с розыгрышем поездки в Китай и других призов 8 ч.
Nvidia тоже залезет в долги ради финансирования ИИ — Хуанг готовит облигации на $20 млрд 9 ч.
SpaceX с помощью IPO привлекла $85,7 млрд — сумма выросла на 14 % за счёт «зелёного башмака» 10 ч.
Ирано-американская мирная сделка запустила рост акций Samsung, SK hynix и других IT-компаний из Азии 10 ч.
МТС вложит 1 млрд рублей в модернизацию ядра сети ШПД и установку маршрутизаторов собственной разработки 10 ч.
Индийские клиенты Google Cloud уже неделю мирятся со сбоями сети из-за пожара в ЦОД в Дели 11 ч.
MSI оценила портативную приставку Claw 8 EX AI+ на чипе Arc G3 Extreme в $1799 11 ч.
Google Chromebook исполнилось 15 лет — массовыми хромбуки не стали, но завоевали популярность в образовании 11 ч.
Samsung в следующем году запустит производство 4-нм чипов для мозговых имплантов Neuralink 12 ч.