Сегодня 12 августа 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 🔥
«Победа для разработчиков и потребителей»: Fortnite вернётся на iOS в Австралии 14 мин.
League of Legends вскоре получит WASD-управление — игра станет дружелюбнее к новичкам 48 мин.
Nvidia выпустила драйвер, добавляющий поддержку DLSS 4 в GTA V Enhanced и Senua’s Saga: Hellblade II Enhanced 2 ч.
Sk Capital вложит в Softline 5 млрд рублей — это одна из крупнейших сделок на рынке 3 ч.
Геймплейный трейлер раскрыл дату выхода Henry Halfhead — поучительного приключения про половину головы с умением вселяться в предметы 4 ч.
Senua’s Saga: Hellblade II вышла на PS5 сразу в расширенном издании, а на ПК получила поддержку Steam Deck и DLSS 4 4 ч.
Remedy признала провальный старт FBC: Firebreak и похвасталась продажами Control 5 ч.
Anthropic научила чат-бота Claude припоминать старые диалоги с пользователем 6 ч.
Анонсирована корейская Black Myth: Wukong — фэнтезийный AAA-экшен Woochi the Wayfarer по мотивам классического романа 6 ч.
Илон Маск пригрозил Apple «незамедлительным» иском за занижение рейтинга Grok в App Store 7 ч.
Мобильная графика Arm станет производительнее — в GPU встроят нейронные ускорители 3 мин.
Nvidia представила GeForce RTX 5090D V2: специальный флагман для Китая с урезанной памятью за те же деньги 55 мин.
Жаркая катка: видеокарта GeForce RTX 5090 вспыхнула во время игры в Battlefield 6 2 ч.
Supermicro представила 4U-сервер на базе NVIDIA HGX B200 с СЖО 2 ч.
Tesla запустила редкую рекламу своего автопилота, но пытается скрыть его несовершенство 2 ч.
Alibaba, ByteDance и другим китайским IT-гигантам придётся объясниться за закупки ИИ-ускорителей Nvidia H20 3 ч.
Китайские учёные отправили в Тибет робота-антилопу, который проследил за стадом настоящих 3 ч.
В России стартовали продажи Honor Choice Earbuds X7 Pro — наушников с ИИ-шумоподавлением и автономностью до 38 часов 3 ч.
В США разработали транзисторы для Венеры — они переживут нагрев даже до 800 °C 3 ч.
NVIDIA анонсировала компактные ускорители RTX PRO 4000 Blackwell SFF Edition и RTX PRO 2000 Blackwell 4 ч.