Сегодня 26 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 🔥
Закрытие OpenAI ИИ-генератора видео Sora обрушило миллиардную сделку с Walt Disney 12 мин.
Разработчики Lords of the Fallen 2 показали, как прокачали царство мёртвых после критики игроков — новый геймплейный тизер 55 мин.
Суд в США впервые обязал Google и Meta выплатить $6 млн пользователю по делу о зависимости от соцсетей 4 ч.
Google назвала Android в связке с Chrome самой быстрой платформой для веб-сёрфинга 4 ч.
Microsoft запустила ИИ-рестайлинг фотографий — и это не Copilot 9 ч.
YouTube завалил некоторых пользователей проверками CAPTCHA перед просмотром видео 11 ч.
В России арестовали администратора одной из крупнейших хакерских площадок LeakBase 11 ч.
Разработчик «Мира танков» решил проблему с долгом государству на 11 миллиардов рублей — исполнительное производство прекращено 11 ч.
Древний ужас пробуждается в геймплейном трейлере Cthulhu: The Cosmic Abyss — детективного хоррора по мотивам творчества Лавкрафта 12 ч.
Google выпустила ИИ-модель Lyria 3 Pro для генерации трёхминутных музыкальных треков — но не бесплатно 13 ч.
Половина компаний, заменивших людей ИИ-ботами, вернётся к найму персонала в следующем году 2 ч.
Дорожает всё: вслед за памятью и CPU подорожают даже «простые» чипы 3 ч.
Потребительское подразделение Sennheiser снова выставили на продажу 4 ч.
В Meta новая волна увольнений — всё ради искусственного интеллекта 4 ч.
Sandisk купила кусочек тайваньского производителя памяти Nanya, чтобы обеспечить себе доступ к DRAM для SSD 6 ч.
Новая статья: Система жидкостного охлаждения ID-Cooling FX360 LCD: кому котиков? Недорого 10 ч.
MaxSun представила свои варианты Arc Pro B70 — с активным и пассивным охлаждением 13 ч.
Google поведёт квантовые компьютеры по гибридному пути: к сверхпроводящим кубитам добавят нейтральные атомы 13 ч.
ASRock представила юбилейную матплату Z890 Taichi 10th Anniversary с обновлённым дизайном 14 ч.
Dell представила обновлённые ноутбуки серии Pro — они стали тоньше и получили свежие чипы Intel и AMD 15 ч.