Сегодня 11 августа 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 🔥
Бывший президент Blizzard предсказал, что Battlefield 6 «раздавит» Call of Duty: Black Ops 7, и все от этого выиграют 55 мин.
Создатели Delta Force анонсировали хоррор-шутер Crossfire: Rainbow — геймплейный трейлер и первые подробности 2 ч.
Раздача кооперативного боевика Guntouchables в Steam превзошла все ожидания разработчиков, но играют меньше 1 % от скачавших 2 ч.
Ubisoft проговорилась о сериале Far Cry от создателей «Фарго» и «В Филадельфии всегда солнечно» 4 ч.
VI Форум «Мой бизнес» в Архангельске: предприниматели, эксперты и представители власти обсудят рост в новых условиях 5 ч.
«Странно для публичной компании отказываться от лёгких денег»: Electronic Arts забраковала ремейк Dragon Age: Origins и ремастер трилогии 6 ч.
Открытый бета-тест Battlefield 6 стал крупнейшим в серии — шутер вошёл в топ-20 самых популярных игр Steam 16 ч.
Поумневшая Siri появится только к весне 2026 года — вместе с углубленной интеграцией сторонних приложений 20 ч.
Хакеры заполонили Facebook замаскированными в SVG-изображениях вирусами 21 ч.
ИИ в Firefox загружает CPU до предела и быстро разряжает ноутбуки, пожаловались пользователи 10-08 13:51
Одна из самых дорогих RTX 5090: Asus оценила GeForce RTX 5090 ROG Astral OC BTF с разъёмом GC-HPWR в €3084 14 мин.
Xiaomi отгрузила всего 6042 электромобиля YU7, хотя заказы превысили 200 000 единиц за три минуты 32 мин.
Продажи цифровых фотоаппаратов в России достигли максимума за пять лет 2 ч.
Китай развернул антирекламную кампанию против Nvidia H20 2 ч.
Honor выпустит в России ноутбук за 199 990 рублей — MagicBook Pro 16 HUNTER на флагманском Core Ultra 9 285H 3 ч.
Brookfield: в течение десяти лет мощность ИИ ЦОД вырастет на порядок, а расходы на ИИ-инфраструктуру превысят $7 трлн 3 ч.
Бывшая российская «дочка» Xerox начнёт выпускать принтеры и МФУ под собственным брендом 4 ч.
Цены на память DDR4 взлетят почти вдвое — дефицит сохранится до конца года 4 ч.
NVIDIA и AMD будут выплачивать правительству США 15 % выручки от продажи ИИ-ускорителей в Китае 4 ч.
SSD под контролем: консорциум NVM Express обновил спецификации, добавив быстрое восстановление после сбоев 5 ч.