Сегодня 30 ноября 2025
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 🔥
Инвесторы пока не боятся вкладывать деньги в ИИ-стартапы на фоне разговоров о формировании пузыря 3 мин.
Новая статья: Goodnight Universe — колыбельная для крошки. Рецензия 9 ч.
Новая статья: Gamesblender № 754: кризис на рынке памяти, Pioner не для российского Steam и 20-летие Xbox 360 10 ч.
Роскомнадзор увидел в Roblox угрозу детям — на платформе нашли неподобающий контент 17 ч.
Asus предупредила об очередной критической уязвимости в маршрутизаторах с AiCloud 17 ч.
Infinix проведёт в декабре турнир по PUBG Mobile, для участия в котором нужно быть студентом вуза или ссуза России 18 ч.
Президент Signal призвала не спешить с внедрением ИИ в мессенджерах 19 ч.
ИИ-модель DeepseekMath-V2 достигла уровня золотой медали на Международной математической олимпиаде 20 ч.
Практическое использование ИИ в работе остаётся весьма неравномерным 29-11 08:07
Новая статья: PowerWash Simulator 2 — опять работать. Рецензия 29-11 00:01
Ускорители вычислений Baidu имеют все шансы стать хитом китайского рынка 30 мин.
SK hynix будет использовать все возможности, чтобы увеличить объёмы выпуска DRAM 2 ч.
Китайский предприниматель сколотил состояние на сдаче в аренду африканских IP-адресов за пределами континента 2 ч.
Первый в мире частный научный спутник успешно выведен в космос — он будет изучать звёзды в ультрафиолете 14 ч.
Главы технологических компаний наперебой заговорили о ЦОД в космосе 15 ч.
В 2027 году Intel может наладить выпуск процессоров Apple M по техпроцессу 18A-P 16 ч.
Samsung выпустила внешние SSD T7 Resurrected с ударопрочным корпусом из вторсырья и скоростью до 1050 Мбайт/с 17 ч.
Битва за Северную Европу: Digital Realty и Equinix борются за покупку скандинавского оператора ЦОД atNorth за €4,5 млрд 18 ч.
Asustor представила десктопные NAS Lockerstor Gen2+ с двумя портами 5GbE и чипом Intel Jasper Lake 18 ч.
MGX-сервер MSI CG480-S6053 получил чипы AMD EPYC Turin и восемь слотов PCIe 5.0 x16 для FHFL-карт двойной ширины 18 ч.