Сегодня 05 ноября 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.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Для NPU нашлось полезное применение: его научили отрисовывать интерфейс Windows 11 вместо GPU — пока получается не очень быстро 55 мин.
Создатель Escape from Tarkov показал 14 минут геймплея шутера нового поколения Fragmentary Order и запустил платный доступ к «альфе» 3 ч.
Nvidia выпустила драйвер с поддержкой World of Warcraft: Forever и нейронного рендеринга DLSS 5 в Hogwarts Legacy и War Thunder 3 ч.
«Честный знак» от Anthropic: компания придумала, как выявлять поддельные нейросети 3 ч.
Apple предупредила инвесторов: ИИ-агенты могут выйти из-под контроля и навредить бизнесу 4 ч.
Следующий большой эксклюзив PS5 не выйдет в срок — разработчики God of War Laufey объяснили перенос 4 ч.
Google ещё не придумала, как зарабатывать на ИИ-поиске столько же, сколько на обычном 7 ч.
«Наконец после стольких лет можно будет игру пройти»: новый трейлер раскрыл дату релиза последнего дополнения к Warhammer 40,000: Rogue Trader 7 ч.
Уже не лучшая игра всех времён: критики вынесли вердикт ремейку легендарной The Legend of Zelda: Ocarina of Time для Nintendo Switch 2 8 ч.
Google встроила поиск в меню с тремя точками в Chrome — искать нужные настройки не придётся вручную 11 ч.
AMD обещает не бросать Ryzen, но всё отчётливее отдаляется от геймеров и рынка потребительских ПК 30 мин.
Китайские ИИ-гиганты выстроились за видеокартами Nvidia, но получат лишь 1 % от заказанного 50 мин.
Акции бигтехов подскочили после выборов в США — инвесторы увидели спасительный тормоз для ИИ-гонки 2 ч.
Новая статья: Обзор робота-уборщика Dreame L60 Ultra: когда просто нужен качественный пылесос 2 ч.
Qualcomm поможет SpaceX превратить Starlink в полноценного мобильного оператора с 5G 2 ч.
ИИ-бум исподтишка ударил Nintendo — поставщик памяти для картриджей Switch переключается на серверные чипы 3 ч.
Восемь часов без перерыва: Xiaomi показала, как человекоподобные роботы вкалывают на её автозаводе 3 ч.
Nothing готовит загадочное безэкранное ИИ-устройство — его представят уже в декабре 3 ч.
Шесть человекоподобных роботов сутки проработали в магазине — один сбежал, другой отлынивал 4 ч.
Bluetooth ускорит передачу данных почти в четыре раза уже в следующем году 4 ч.