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 🔥
Изучай, расширяй, эксплуатируй, уничтожай: в Steam стартовал фестиваль 4X-стратегий, а Endless Legend 2 получила временную демоверсию 7 ч.
У DeepSeek произошёл масштабный сбой — регистрация новых пользователей ограничена 7 ч.
Microsoft начала тестировать облачные ПК для аварийной замены обычных через Windows 365 7 ч.
Глава GitHub ушёл в отставку — компания перейдёт под прямое управление Microsoft 7 ч.
Календарь релизов — 11 – 17 августа: The Scouring, Echoes of the End и ремастер W40K: Dawn of War 11 ч.
Mortal Kombat 1 покорила новую вершину продаж и взяла курс на звание «самой сбалансированной» игры серии 11 ч.
«Займёт своё место в пантеоне "Цивилизаций"»: руководство Take-Two не потеряло веру в Sid Meier’s Civilization VII, несмотря на слабый старт продаж 12 ч.
Россияне пожаловались на массовые сбои при звонках в WhatsApp и Telegram 12 ч.
Бывший президент Blizzard предсказал, что Battlefield 6 «раздавит» Call of Duty: Black Ops 7, и все от этого выиграют 16 ч.
Создатели Delta Force анонсировали хоррор-шутер Crossfire: Rainbow — геймплейный трейлер и первые подробности 17 ч.
Рекомендации для главы Intel от властей США будут направлены на следующей неделе 48 мин.
Новая статья: Обзор ноутбука Acer Swift Go 14 (SFG14-63-R7T4) с процессором Ryzen 9 8945HS и OLED-экраном 6 ч.
«Космический виноград»: древняя галактика сломала представления учёных о процессах в ранней Вселенной 7 ч.
Биткоин приблизился к историческому максимуму, а Ethereum преодолел $4000 9 ч.
SpaceX запустила новую партию интернет-спутников Amazon Project Kuiper — теперь на орбите их 102 из более 3000 10 ч.
Nvidia представила крошечные видеокарты RTX Pro 4000 SFF и RTX Pro 2000 для профессионалов 11 ч.
Vivo показала свою первую MR-гарнитуру — она похожа на Apple Vision Pro, но гораздо удобнее 11 ч.
Apple выпустит MacBook стоимостью от $599 в следующем году, если слухи верны 11 ч.
Ford сделает электромобили дешевле — первым на платформе Universal EV станет пикап за $30 000 11 ч.
Hyundai потребовала $65 за устранение уязвимости в системе бесключевого доступа к электромобилю Ioniq 5 11 ч.