Сегодня 16 апреля 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 🔥
Новый ИИ-помощник Adobe может использовать приложения Creative Cloud для выполнения задач 5 ч.
Призыв существ, талисманы и новое эпическое оружие: для Titan Quest 2 вышло крупное обновление 6 ч.
Google выпустила приложение Gemini для macOS 6 ч.
Хоррор-шутер Industria 2 перенесли на 29 апреля — создатели пообещали как следует поработать в ближайшие две недели 6 ч.
Поездка затягивается: уютный симулятор путешествий в доме на колёсах Outbound не выйдет 23 апреля 8 ч.
«Вложу всю свою страсть, энергию и душу»: анимационный фильм по Bloodborne оказался в надёжных руках 8 ч.
Snap объявила о сокращении 1000 человек из-за «достижений в области ИИ» 9 ч.
Нет худа без добра: украденные хакерами данные об успехах GTA Online обернулись для Take-Two резким ростом стоимости акций 10 ч.
Аналитики: спустя два с половиной года Starfield на PS5 оказалась почти никому не нужна 11 ч.
Европейское приложение для верификации возраста пользователей готово к запуску 11 ч.
Обувная компания Allbirds решила стать ИИ-неооблаком NewBird AI — инвесторы в восторге 4 ч.
Новая статья: ИИ в иллюминаторе: перспективы орбитальных дата-центров 4 ч.
Китайские учёные совершили рывок в сверхплотной голографической записи 6 ч.
Credo купила израильского разработчика кремниевой фотоники DustPhotonics 7 ч.
Keychron представила беспроводную игровую мышку G3 весом 44 г с флагманской начинкой 8 ч.
Аналитики уверены, что Apple не будет повышать цены на Mac, чтобы перетянуть пользователей ПК 8 ч.
Intel рассказала, каким должен быть игровой ноутбук с ИИ на базе Core Ultra 200HX Plus, — тихим, мощным и холодным 9 ч.
Компания Science бывшего президента Neuralink готовится установить в мозг человека первый биогибридный имплант 9 ч.
Microsoft получит 30 тыс. ИИ-ускорителей NVIDIA Vera Rubin, от которых отказалась OpenAI, отменившая проект Stargate Norway 10 ч.
Lexar: геймеры готовы жертвовать объёмом оперативной памяти, но не SSD 11 ч.