Сегодня 11 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 🔥
Вдохновлённая Disco Elysium фэнтезийная ролевая игра Esoteric Ebb получит официальный текстовый перевод на русский язык 6 ч.
Новая статья: Ace Combat 8: Wings of Theve — одна из лучших игр серии. Рецензия 19 ч.
«Это будет монументально»: амбициозный боевик Squadron 42 во вселенной Star Citizen получил новый трейлер, 15 скриншотов и страницу в Steam 23 ч.
Microsoft выпустила ИИ, который выбирает варианты и не разговаривает — в тестах он оказался в 35 раз быстрее GPT-6 Sol 10-10 18:00
Трамп обещал отделить американский TikTok от Китая, но связи с ByteDance сохранились 10-10 16:56
Стартап из 14 человек подтолкнул Цукерберга к запуску Muse, несмотря на проблемы с безопасностью 10-10 16:08
Стартовые продажи Gears of War: E-Day составили скромные 230 тысяч копий — игроки предпочли знакомиться с шутером через Game Pass 10-10 15:31
Гонка ИИ превратилась в ценовую войну — OpenAI догоняет Anthropic 10-10 13:59
Google тестирует новую Gemini 4 Carbon — сотрудники сравнивают её с Claude Opus 5.5 10-10 10:56
Anthropic и OpenAI готовятся к первой крупной катастрофе по вине ИИ 10-10 10:47
«Яндекс» предупредила о полной остановке работы ЦОД во Владимире из-за атаки БПЛА 5 ч.
Китайцы задавили GoPro на её же поле — DJI и Insta360 захватили 93 % рынка умных камер 11 ч.
Nvidia собирается поглотить американского разработчика открытых ИИ-моделей Reflection AI 13 ч.
Let's Encrypt с февраля 2027 года перейдёт на 64-дневные сертификаты 18 ч.
ASML повысила цены на весь ассортимент комплектующих для литографического оборудования 10-10 17:43
С аппаратных криптокошельков Ledger украли криптовалюту на $86 млн — и пока непонятно, как 10-10 17:32
«Настоящая золотая лихорадка» — ИИ-бум перерос в ожесточённую борьбу за вычислительные мощности 10-10 15:55
Американская Synopsys хочет привлечь китайский ИИ к проектированию китайских чипов — чтобы соблюсти санкции 10-10 15:41
Аналитики ожидают обрушения спроса на ноутбуки в 2027 году из-за роста цен 10-10 15:29
Стоимость современных серверов с поставкой в Россию удвоилась за год 10-10 15:22