Сегодня 30 января 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 🔥
«Игра явно не готова к выходу»: ролевой аниме-боевик Code Vein 2 стартовал в Steam с рейтингом 52 % 21 мин.
Спустя 13 лет классическая Final Fantasy VII в Steam получит новую версию — когда и зачем, Square Enix не сказала 30 мин.
Microsoft попытается вернуть доверие к Windows 11, подорванное багами, замедлением и насаждением Edge, Bing, OneDrive и Copilot 56 мин.
Китайский ролевой боевик Genigods: Nezha отправит сражаться с богами и спасать мир от пространственно-временного коллапса — геймплейный трейлер 2 ч.
Google открыла широкий доступ к Genie — ИИ-генератору игровых миров 3 ч.
В видеоигры играет «почти каждый второй россиянин» — к 2035 году объём индустрии в стране превысит полтриллиона рублей 4 ч.
«Руки не держат, ноги дрожат»: атмосферный симулятор альпиниста Cairn оставил игроков и критиков в полном восторге 5 ч.
Epic Games Store устроил раздачу Definitely Not Fried Chicken — вдохновлённого сериалом «Во все тяжкие» симулятора закусочной с подвохом 16 ч.
Анонсирован взрывной ретроэкшен Huntdown: Overtime в лучших традициях боевиков эпохи VHS 16 ч.
«Лаборатория Касперского» показала сценарии потенциальных цифровых угроз будущего 18 ч.
В России стартовали продажи смартфонов Oppo Reno 15 и Reno15 F с 50-Мп фронтальными камерами и ёмкими батареями 43 мин.
Выручка Western Digital подскочила на четверть — 9 из 10 жестких дисков теперь идут в серверы 49 мин.
Астрономы нашли похожую на Землю планету-снежок 2 ч.
Нужно больше финансирования: OpenAI наметила выход на IPO на четвёртый квартал 2026 года 3 ч.
Спасите наши SSD: VAST Data запустила программу VAST Amplify для повышения эффективности использования имеющихся SSD 3 ч.
Lightmatter представила оптический движок Guide для ИИ-платформ нового поколения 4 ч.
Россияне массово перешли на дешёвые наушники — продажи рекордно выросли 4 ч.
Apple признала, что страдает от нехватки чипов — и речь пока не о памяти 4 ч.
Роботакси Tesla попадают в ДТП в девять раз чаще, чем обычные машины с водителем 5 ч.
В России стартовали продажи планшета Huawei MatePad 11,5 S с 11,5-дюймовым экраном PaperMatte 5 ч.