Сегодня 21 апреля 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 🔥
OpenAI заподозрили в манипуляциях с тестами мощной ИИ-модели o3 2 ч.
Cyberpunk 2077 стала первой подтверждённой игрой для Switch 2 с поддержкой DLSS, но есть нюанс 2 ч.
Олдскульная стратегия Tempest Rising в духе Command & Conquer из-за ошибки вышла на неделю раньше запланированного — издатель смирился с этим 2 ч.
Европейский регулятор случайно раскрыл планы Ubisoft на Assassin’s Creed Shadows для Nintendo Switch 2 3 ч.
Российские пираты предпочитают доменную зону .RU остальным 4 ч.
«Киберпротект» представил новую версию системы резервного копирования Кибер Бэкап 17.3 5 ч.
Создатели ремастера Days Gone рассказали о режимах производительности на PS5 и графических улучшениях 5 ч.
Meta уже несколько лет пытается вернуть Facebook культурную ценность 16 ч.
Новая статья: Blue Prince — особняк желаний. Рецензия 20-04 00:05
Новая статья: Gamesblender № 722: народные GeForce 50, подорожание консолей и ролевая свобода в The Outer Worlds 2 19-04 23:32
Doogee покажет на московской выставке «Связь-2025» новые смартфоны, планшеты и смарт-часы с поддержкой ИИ 25 мин.
CATL представила натрий-ионные аккумуляторы, которые не теряют заряд на морозе 27 мин.
Oukitel покажет на выставке «Связь-2025» защищённые смартфоны WP200 Pro, WP100 Titan и другие новинки 29 мин.
Fujitsu, Supermicro и Nidec сообща повысят энергоэффективность ИИ ЦОД 55 мин.
Atto представила сетевые адаптеры Celerity FC-644E с четырьмя портами FC64G и FastFrame N424 с четырьмя портами 25GbE 2 ч.
CoolIT представила 2-МВт блок распределения охлаждающей жидкости CHx2000 для ИИ и HPC ЦОД 2 ч.
Представлен модуль Banana Pi BPI-CM6 — аналог Raspberry Pi CM4 на базе RISC-V 5 ч.
Представлен LG Smart Monitor Swing — смарт-монитор на колёсиках и webOS 5 ч.
Американское предприятие TSMC принесло компании в прошлом году $440 млн убытков 5 ч.
ASML продала часть земли в корейском Хвасоне, где собиралась построить совместный с Samsung исследовательский центр 6 ч.