Сегодня 22 марта 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 🔥
Новая статья: John Carpenter's Toxic Commando — весёлый экшен для совместного отдыха. Рецензия 4 ч.
Apple хотела поглотить разработчика приложения камеры Halide, но рассорила учредителей стартапа 8 ч.
Реклама в ChatGPT забуксовала: крупные агентства вложили сотни тысяч, но аудитории не хватает 11 ч.
«Google Переводчик» научит пользователей правильному произношению с помощью ИИ 14 ч.
На PlayStation появится ИИ-генератор кадров, как у Radeon — но не в ближайшее время 16 ч.
Чиновников обяжут пользоваться мессенджером Max 16 ч.
Пентагон принял боевую ИИ-систему Palantir Maven в качестве основной для армии США 16 ч.
Microsoft представила MAI-Image-2 — ИИ-генератор изображений, который оказался неожиданно хорош в фотореализме и инфографике 16 ч.
Меньше ИИ, больше надёжности: Microsoft рассказала, как будет возвращать утраченное доверие к Windows 11 16 ч.
Суд признал, что «глупые твиты» Илона Маска перед покупкой Twitter привели к убыткам инвесторов 22 ч.
Supermicro выгнала сооснователя компании, попавшегося на контрабанде в Китай подсанкционного ИИ-оборудования 6 ч.
Скандал с контрабандой обрушил акции Supermicro на 33 % — компания запустила реорганизацию 11 ч.
AMD «забыла» представить Ryzen 9 9950X3D2 с двойным 3D V-Cache на этой неделе, показал пресс-релиз ASRock 12 ч.
Провайдеры домашнего интернета в Москве готовятся к внедрению «белых списков» — Минцифры это опровергло 13 ч.
«Лунная гонка» продолжается: у Сатурна нашли ещё 11 спутников, а у Юпитера — четыре 14 ч.
Запрыгнуть в последний вагон: Европа арендует Crew Dragon, чтобы слетать на МКС до её закрытия 14 ч.
ИТ-холдинг Т1: только 9 % организаций в России обеспечены вычислительной инфраструктурой для ИИ 14 ч.
Alibaba сообщила об отгрузке 470 тысяч чипов, признав, что они пока уступают решениям NVIDIA и AMD 15 ч.
От чистки ковров к СЖО: Ecolab планирует купить CoolIT почти за $5 млрд 15 ч.
Intel внезапно выпустила мобильный 14-ядерный процессор Core i7-13645HX поколения Raptor Lake 16 ч.