Сегодня 28 мая 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 🔥
Activision наконец анонсировала Call of Duty: Modern Warfare 4 — первый трейлер, дата выхода и релиз на Switch 2 15 мин.
Кооператив, гильдия воров и многое другое: разработчики Heroes of Might & Magic: Olden Era раскрыли план улучшения игры в раннем доступе 2 ч.
Собственный мир дикой природы: разработчики Elite: Dangerous анонсировали амбициозный симулятор зоопарков Planet Zoo 2 3 ч.
Хакеры теперь требуют с российских компаний по 50 млн рублей за данные и молчание — а потом охотно торгуются 4 ч.
«Это просто нечто»: геймплейный трейлер метроидвании Silent Planet: Elegy of a Dying World заворожил фанатов Castlevania: Symphony of the Night 6 ч.
Инженера Google арестовали после того, как он заработал $1,2 млн на ставках в Polymarket 7 ч.
«Яндекс» представил Alice AI LLM Flash — быструю ИИ-модель для бизнеса 8 ч.
Инсайдеры показали обложку Call of Duty: Modern Warfare 4 и подтвердили релиз игры на Nintendo Switch 2 8 ч.
ИИ-поиск Google не смог правильно посчитать буквы в слове Google 9 ч.
«Это ловушка»: ветеран Techland объяснил, в чём просчитались разработчики Dying Light 2 Stay Human 9 ч.
Лавры MacBook Neo не дают покоя: Acer представила первый ноутбук на Snapdragon C по «начальной цене» 12 мин.
Chuwi выпустила ноутбук CoreBook Air класса Copilot+ PC — с Intel Core Ultra и безоблачным ИИ 26 мин.
Представлено умное кольцо Oura Ring 5 за $399 — оно на 40 % компактнее и умеет следить за артериальным давлением 41 мин.
Acer представила портативную консоль Predator Atlas 8 на новых Intel Arc G3 50 мин.
Sandisk выпустит антикризисные SATA SSD объёмом до 4 Тбайт — Sandisk 320 и 520 57 мин.
Intel ворвалась не территорию AMD: представлены чипы Arc G3 и Arc G3 Extreme для портативных консолей 2 ч.
TP-Link представила Archer 8 — свою первую платформу для роутеров с Wi-Fi 8 2 ч.
Qualcomm выпустила процессоры Snapdragon C для Windows-ноутбуков вдвое дешевле MacBook Neo 3 ч.
Fosi Audio выпустила звуковую карту для шутеров — она помогает услышать, где ходят противники 3 ч.
И для работы, и для игр: AOC выпустила монитор, способный почти вчетверо разгонять частоту обновления 3 ч.