Сегодня 08 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 🔥
Cloudflare ускорила переход на постквантовую криптографию из-за роста угроз 6 ч.
Starfield вышла на PS5, получила второй сюжетный аддон и бесплатное обновление с бесшовными космическими путешествиями 6 ч.
CD Projekt Red раскрыла подробности улучшений Cyberpunk 2077 для PS5 Pro — обновление выйдет уже завтра 8 ч.
Надёжный инсайдер подтвердил планы Naughty Dog на Uncharted 5, но есть нюанс 9 ч.
Атмосферный хоррор-шутер Industria 2 о застрявшей в параллельной вселенной учёной из Восточного Берлина выйдет на следующей неделе 9 ч.
Балетный экшен «Царевна» отправит игроков в мир славянского тёмного фэнтези — первый геймплейный трейлер 10 ч.
Фанаты смогут подарить свою внешность персонажам игр PlayStation, начиная с Gran Turismo 7 — Sony анонсировала программу The Playerbase 11 ч.
Microsoft уже выпустила больше 80 различных Copilot — вся экосистема может включать более 100 продуктов 11 ч.
«Нет ничего невозможного»: директор ИРИ считает, что на полное импортозамещение компьютерных игр в России уйдет от трёх до пяти лет 12 ч.
THQ Nordic открыла предзаказы ремейка «Готики» — игра доступна и в российском Steam 12 ч.
Новая статья: Обзор Nothing Phone (4a) Pro: не такой, как все, — и не для каждого 3 ч.
Новая статья: Обзор материнской платы MSI MPG X870I EDGE TI EVO WIFI WiFi: флагман в форм-факторе mini-ITX? 5 ч.
Motorola представила смартфон Moto G Stylus (2026) со продвинутым стилусом 6 ч.
Ноутбучные процессоры Snapdragon X2 Elite ускорились в играх, но до звания геймерской платформы ещё далеко 7 ч.
Самодельный квадрокоптер с питанием от солнечных панелей провисел в воздухе рекордные пять часов — а после оператор устал 8 ч.
Apple оказалась не готова к популярности MacBook Neo — наметился дефицит чипов A18 Pro 8 ч.
Экипаж Artemis II показал полное солнечное затмение из-за Луны и прислал другие потрясающие фото 11 ч.
Австралийское неооблако Firmus при поддержке NVIDIA привлекло $505 млн и нарастило капитализацию до $5,5 млрд в преддверии IPO 11 ч.
Астронавт миссии Artemis II сфотографировал Луну на iPhone 12 ч.
Инвесторы требуют от Amazon, Microsoft и Google прозрачности отчётов о расходах воды и электроэнергии в ЦОД США 13 ч.