Сегодня 14 октября 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.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Microsoft в ответ на всплеск ИИ-модов и портов сформировала команду Xbox Labs для исследования новых технологий создания игр 33 мин.
Anthropic просит апелляционный суд снять повторно рассмотреть дело о споре с Пентагоном 37 мин.
До $20 000 за один баг: Google расширила программу поиска уязвимостей Chrome 11 ч.
God of War Laufey пошла по пути GTA VI — Sony анонсировала коллекционное издание игры без самой игры 13 ч.
Выяснилось, как с аппаратных криптокошельков Ledger увели более $93 млн 14 ч.
Создатель Dead Space рассказал, почему провалилась The Callisto Protocol и какой могла быть The Callisto Protocol 2 14 ч.
«Яндекс» заявил о восстановлении функций умного дома с «Алисой», а корпоративные сервисы сделал бесплатными на октябрь 15 ч.
Nvidia вдвое ускорила нейронный рендеринг DLSS 5 и снизила потребление видеопамяти на 20 % 16 ч.
Авторитетное издание рассекретило, когда GTA VI выйдет на ПК 16 ч.
Китайский ИИ-агент от Alibaba научился спорить с поддержкой, возвращать деньги и бронировать услуги 16 ч.
Новая статья: Обзор камеры Nikon ZR: когда фотограф берет в руки «кинокамеру» и не хочет её отдавать 8 ч.
Arm проиграла суд Qualcomm, но отделалась компенсацией всего в $2 9 ч.
Новая статья: Топологическая фотоника: вычисления на грани 9 ч.
Крупные телеком-операторы предложили малым провайдерам «отдаться» в обмен на долю выручки 10 ч.
HP выпустила EliteBoard G2a — компьютер в клавиатуре с чипом AMD Ryzen AI Pro 400 и ценой $3000–4000 13 ч.
Apple представила Home Collection — устройства умного дома, созданные с LG и Schneider 14 ч.
Марсоход NASA Perseverance побил рекорд пробега на другой планете — и останавливаться не собирается 15 ч.
Curator: количество DDoS-атак с начала года выросло на 140,7 %, а терабитными атаками уже не удивить 15 ч.
Xiaomi 18 Fold на чипе XRing O3 стал самым мощным Android-смартфоном сентября по версии AnTuTu 16 ч.
Apple представила умную колонку HomePod mini 2 с Siri AI и светомузыкой Sound Glow 16 ч.