Ученые создали новый, точный термометр на основе гигантских атомов
Специалисты из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали уникальный термометр, который использует ридберговские атомы — частицы, разогнанные до столь высоких уровней энергии, что их размеры превышают обычные в тысячу раз. Этот инновационный метод позволяет измерять температуру с исключительной точностью, что может найти применение как в фундаментальной науке, так и в промышленности.
Согласно публикации на портале Physical Review Research, в отличие от традиционных термометров, новый прибор не требует предварительной калибровки, поскольку его работа основана на фундаментальных принципах квантовой физики. Это обеспечивает независимость измерений от внешних факторов и делает их соответствующими международным стандартам.
«Мы создаем термометр, который может давать точные показания температуры без необходимости калибровки», — объясняет Ноа Шлоссбергер, исследователь NIST.
Как работает термометр Ридберга
Ученые заполняют вакуумную камеру атомами рубидия и охлаждают их до 0,5 милликельвина, практически останавливая их движение. Затем лазеры переводят электроны этих атомов на экстремально удаленные орбиты, превращая частицы в ридберговские атомы. Эти гигантские атомы обладают повышенной чувствительностью к электромагнитным воздействиям, включая излучение черного тела, которое генерируется теплом окружающей среды.
С увеличением температуры растет интенсивность чернотельного излучения, что вызывает скачки энергии у ридберговских атомов. Анализируя эти изменения, ученые могут измерять температуру с высокой точностью.
Перспективы и применение
Ридберговский термометр может фиксировать колебания температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов Цельсия без непосредственного контакта с объектом. Это делает его полезным для различных областей науки и техники, включая:
- Квантовые технологии: повышенная точность измерений важна для атомных часов, где даже минимальные изменения температуры могут вносить ошибки.
- Промышленность: контроль температуры в высокоточных процессах, таких как производство полупроводников.
- Космические исследования: измерение температуры в экстремальных условиях без риска повреждения оборудования.
«Новый метод открывает дверь в мир, где измерения температуры будут столь же надежны, как и фундаментальные физические константы», — подчеркивает один из авторов исследования Крис Холлоуэй.
Обсудим?
Смотрите также:
