Сегодня 15 октября 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 🔥
«Даже не верится, что мы почти дождались»: третий трейлер Grand Theft Auto VI напомнил игрокам, что до релиза осталось недолго 49 мин.
Представлен Microsoft Defender для настольного Linux 54 мин.
YouTube начнёт помечать музыку, созданную с помощью ИИ 3 ч.
Jefferies: китайский ИИ грозит устроить «перезагрузку» отрасли с триллионными оборотами 3 ч.
Fortnite выйдет на Linux, когда Epic Games переработает Easy Anti-Cheat 4 ч.
«Bayonetta на автомобилях»: анонс аркадной гонки JDM: Ph4ntom Driver о сражениях с демонами из японского фольклора воодушевил игроков 4 ч.
Выключать и перезагружать ПК на Windows теперь можно со смартфона — но iPhone не подойдёт 4 ч.
Gemini будет пересылать SMS со смартфонов в облако для выявления мошенников — усиленную защиту можно отключить 4 ч.
Microsoft задумалась сделать Fallout, The Elder Scrolls, Doom, Diablo и Minecraft эксклюзивами Xbox и ищет одобрения пользователей 5 ч.
«Яндекс» восстановил значительную часть функций «Алисы AI», умных устройств и облачных сервисов 5 ч.
Этот компьютер Apple подорожал почти на полмиллиона долларов за 13 лет — редкий Apple-1 продали за рекордные $1,15 млн 4 мин.
Microsoft научила ИИ предсказывать погоду на шесть недель вперёд — и для этого хватит обычного CPU 30 мин.
AMD поможет Fermi построить колоссальный ИИ-кампус Project Matador в Техасе 59 мин.
Лучше меньше да лучше: Intel верит, что развитие агентного ИИ вернёт CPU значимость в инфраструктуре ЦОД 2 ч.
На израильской фабрике Intel произошёл взрыв: двое погибших, а влияние на выпуск чипов пока неизвестно 3 ч.
Цена суверенитета: американские техногиганты предупредили Европу, что отказ от их услуг обойдётся в €115 млрд 3 ч.
Построить две новые фабрики по выпуску чипов в штате Нью-Йорк компании GlobalFoundries помогут деньги Японии 3 ч.
Gartner: 80 % неооблаков могут испариться к 2030 году, не окупив затраты на ИИ-инфраструктуру 3 ч.
До 160 ускорителей PCIe: Astera Labs представила ИИ-стойки Orion 4 ч.
Модули безопасности Axiado войдут в состав серверной платформы Arm AGI 4 ч.