Сегодня 23 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 🔥
Plesk и cPanel уходят из России: «Рег.ру» перенесёт сайты пользователей на отечественный ispmanager 3 мин.
Ролевой боевик The Expanse: Osiris Reborn в духе Mass Effect скоро выйдет из тени — анонсирована новая презентация Xbox Partner Preview 53 мин.
В России разрешат искать экстремистские материалы в интернете, но только учёным и правоохранителям 5 ч.
«Не все изменения окончательны»: разработчики Slay the Spire 2 отреагировали на панику фанатов из-за первого обновления баланса игры 5 ч.
Capcom заинтриговала фанатов Dragon’s Dogma 2 — на иллюстрации ко второй годовщине игры углядели тизер крупного DLC 6 ч.
Марк Цукерберг создаёт ИИ-гендира: агента, который поможет ему руководить Meta 6 ч.
Ошибочка вышла: разработчики Crimson Desert попались на использовании генеративного ИИ, но пообещали всё исправить 8 ч.
«Ждал этого пять лет»: ролевой экшен Minecraft Dungeons в духе Diablo всё же получит продолжение, причём уже скоро 9 ч.
Microsoft пообещала сделать Windows 11 «более расслабленной и спокойной» 18 ч.
Программисты всё больше пользуются ИИ, а в некоторых компаниях это даже превратилось в соревнование 22-03 15:39
Производственные мощности даже ещё не построенных фабрик TSMC в США уже целиком забронированы 17 мин.
Представлены смартфоны Huawei Enjoy 90 Plus и 90 Pro Max с чипами Kirin 8000 и ёмкими кремний-углеродными батареями 17 мин.
NASA пытается «поймать» падающую обсерваторию Swift — до конца года она может сойти с орбиты 21 мин.
В Bloomberg назвали главного кандидата на замену Тиму Куку на посту главы Apple 37 мин.
iPhone Air оказался намного популярнее iPhone 16 Plus, а модем Apple C1X почти догнал аналоги Qualcomm 2 ч.
После волны критики разработчик Crimson Desert пообещал добавить поддержку видеокарт Intel Arc 3 ч.
Intel признала, что её новые настольные Core Ultra Plus почти не быстрее Ryzen в играх 4 ч.
Москвичи вынужденно пересели на Wi-Fi: трафик публичных точек доступа вырос в разы из-за отключений мобильного интернета 4 ч.
Мировой рынок чипов разросся до $831 млрд в прошлом году — сильнее всех выросла не Nvidia 4 ч.
DDoS нового уровня: Curator нейтрализовала длительную атаку в 2 Тбит/с на платформу онлайн-ставок 4 ч.