Сегодня 30 августа 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 🔥
Новая статья: Mortal Shell 2 — вдвое больше. Рецензия 12 ч.
Следующая жертва ИИ — актёры: в Китае их массово заменяют цифровыми двойниками 18 ч.
Бигтехи теряют доверие людей — ИИ, соцсети и наступление ЦОД всё чаще вызывают страх и недовольство 19 ч.
Война Маска и Альтмана добралась до Cursor — купленный SpaceX сервис лишится моделей OpenAI 24 ч.
В роботах Unitree нашли опасную уязвимость, через которую можно поднять «восстание машин» 29-08 10:33
Google изменила политику по борьбе со спамом в ЕС, чтобы избежать антимонопольного штрафа 29-08 08:19
Раннюю версию DLSS 5 уже адаптировали для видеокарт GeForce RTX 4000 29-08 00:36
Новая статья: Были демоны, но они самоликвидировались: история серии Onimusha 29-08 00:00
Спасительный патч для Dragon’s Dogma 2 получил дату выхода — улучшения производительности и лечение от драконьей чумы задержатся 28-08 23:07
The Witcher 4 не пошла по пути Cyberpunk 2077 — CD Projekt Red рассказала о прогрессе разработки амбициозной RPG 28-08 20:42
Тайвань расследует подделку маркировки печатных плат — продукцию «Made in China» выдавали за тайваньскую 44 мин.
SpaceX провела полномасштабный огневой тест двигателей ускорителя Super Heavy — 14-й полёт не за горами 15 ч.
После анонса GTA VI из американской розницы исчезли Sony PlayStation 5 Pro, а спекулянты взвинтили цены 18 ч.
Наноантенны многократно усилили яркость свечения живых клеток — это поможет увидеть активность мозга и не только 18 ч.
Ubiquiti выпустила карманный маршрутизатор UniFi Travel Router Long-Range за €89 21 ч.
Пропускная способность оптических модулей XPO вырастет вдвое — до 25,6 Тбит/с 21 ч.
Следующая Xbox будет не одной консолью — Microsoft готовит целое семейство 23 ч.
Android всё ещё контролирует три четверти мирового рынка смартфонов, но iOS и HarmonyOS наступают 23 ч.
NASA вернуло к работе обречённую обсерваторию Swift — теперь она сгорит в атмосфере ещё быстрее 23 ч.
Китайская ракета выбросила на орбиту кучу обломков — они угрожают Starlink 29-08 11:08