Сегодня 06 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 🔥
Пентагон официально уведомил руководство Anthropic о включении компании в список неблагонадёжных поставщиков 3 ч.
Планирование пошло не плану: аналоги ERP SAP и Oracle причислили к КИИ 7 ч.
Платформа серверной виртуализации VMmanager дополнилась инструментами резервного копирования RuBackup 9 ч.
«Высокоскоростная головоломка»: анонсирован киберпанковый боевик Ruiner 2 с кооперативом и элементами RPG, которых не было в первой части 9 ч.
Meta уступила ЕС и пустит сторонних ИИ-ботов в WhatsApp, но им это может влететь в копеечку 10 ч.
Возвращение легендарной карты, весенний боевой пропуск и технический апгрейд: в Warface стартовал сезон «Стальные кварталы» 10 ч.
Уютное приключение Hidalgo по мотивам «Дон Кихота» отправит игроков переживать знаковые моменты легендарного романа 11 ч.
Google: киберпреступники активно эксплуатировали 90 уязвимостей нулевого дня в прошлом году 12 ч.
«Ещё более пустой, чем моя душа»: фанатов не впечатлили девять минут геймплея Forza Horizon 6 в открытом мире Японии 13 ч.
Представлена российская GitOps-платформа HyperDrive для автоматизации процессов разработки 13 ч.
Microsoft подтвердила разработку консоли Xbox «Project Helix» с поддержкой игр для ПК 3 ч.
На Meta подали в суд из-за скандала с утечкой интимных видео через смарт-очки Ray-Ban 7 ч.
ИИ внезапно разогнал спрос на центральные процессоры — AMD и Intel не ожидали такого роста заказов 7 ч.
Новая статья: Обзор блока питания SAMA P1000 (XPH-1000-AP) 8 ч.
В России начались продажи компактного субфлагманского смартфона iQOO 15R по цене от 48 499 рублей 10 ч.
Отбой тревоги! Всполошивший учёных астероид 2024 YR4 не попадёт даже по Луне 10 ч.
Популярного китайского производителя доступных ПК уличили в тайной подмене процессоров в ноутбуках 10 ч.
Nebius одобрили строительство первой гигаваттной ИИ-фабрики в США — экологичной и малошумной 12 ч.
Репортаж со стенда TECNO на MWC 2026: флагманы CAMON 50, ИИ, смелые концепты и коллаборация с Tonino Lamborghini 12 ч.
Foxconn похвалилась ростом выручки на 22 % в этом году благодаря ИИ и Nvidia 13 ч.