Сегодня 07 февраля 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 🔥
Из-за ошибки в коде программа-вымогатель Nitrogen шифрует файлы жертв безвозвратно 58 мин.
Новая статья: Highguard — хаос с потенциалом. Рецензия 4 ч.
Названы 26 ключевых технологий, которые в ближайшие 5 лет получат широкое применение в российском бизнесе 6 ч.
«Death Stranding в XIII столетии»: игроков впечатлил геймплей симулятора монгольского средневекового курьера The Legend of Khiimori 7 ч.
Аутентичность и детализация: разработчики ремейка «Готики» рассказали, как оживляли мир и персонажей в игре 8 ч.
Пользователи устроили массовые протесты против отключения GPT-4o — он стал их другом, партнёром и наставником 8 ч.
Windows 11 научится передавать музыку сразу на несколько Bluetooth-наушников, но большинство ПК не будет поддерживать эту функцию 9 ч.
Европа обвинила TikTok в том, что его бесконечная лента вызывает привыкание 10 ч.
Биткоин едва не провалился ниже $60 000, но отскочил 10 ч.
Apple заморозила создание ИИ-ассистента по укреплению здоровья 12 ч.
Спортивный электрокроссовер Xiaomi YU7 GT появился в базе MIIT 57 мин.
Threadripper Pro 9995WX разогнали до 5,3 ГГц без азота — крышку превратили в водоблок, добавили чиллер и 140 литров воды 5 ч.
SpaceX возобновила испытание мегаракеты Starship — новый полёт не за горами 8 ч.
Получено прямое доказательство причин неоднородности магнитного поля Земли — виноваты загадочные структуры в мантии 9 ч.
Время — деньги: SiTime отчиталась о росте на рынке ЦОД и объявила о покупке смежных активов Renesas Electronics 9 ч.
ИИ-пирамида: M5Stack представила мини-компьютер AI Pyramid Computing Box в необычном корпусе 10 ч.
ИИ помог палеонтологам распознавать динозавров по окаменевшим следам 10 ч.
Флагманские беспроводные наушники Sony WF-1000XM6 выйдут на следующей неделе 10 ч.
Затраты четырёх американских гиперскейлеров на ИИ ЦОД и оборудование превысят в 2026 году $650 млрд 10 ч.
Грядет подорожание кулеров из-за подскочивших цен на медь и олово 10 ч.