Ученые из Национального института стандартов и технологий в США разработали квантовый термометр, который функционирует на основе атомов высоких энергий. Наблюдая за тем, как эти атомы взаимодействуют с теплом в окружающей среде, исследователи могут с невероятной точностью измерять температуру. Эта инновационная технология открывает новые горизонты для улучшения измерений температуры в различных сферах — от квантовых исследований до промышленного производства.
Работа опубликована в журнале Physical Review Research (PRR).В отличие от традиционных термометров, квантовый термометр не нуждается в предварительной настройке или калибровке на заводе, поскольку он изначально основан на основных принципах квантовой физики. Эти фундаментальные квантовые принципы позволяют проводить точные измерения, которые соответствуют международным стандартам.
"По сути, мы создали термометр, который может давать точные показания температуры без калибровок, которые требуются современным термометрам", - отметил соавтор работы Ноа Шлоссбергер.
Чтобы создать термометр, исследователи заполнили вакуумную камеру газом, состоящим из атомов рубидия. С помощью лазеров и магнитных полей они смогли поймать и охладить эти атомы почти до абсолютного нуля, примерно до тысячных доли градуса Цельсия. Затем с помощью лазеров ученые вывели самые удаленные электроны атомов на более дальние орбиты. Это сделало атомы примерно в тысячу раз крупнее обычных атомов рубидия.
В таких атомах самый дальний электрон расположен на огромном расстоянии от ядра атома, что делает его чрезвычайно чувствительным к электрическим полям и другим внешним воздействиям. Когда температура повышается, количество окружающего излучения возрастает, и этот процесс ускоряется. Благодаря этому исследователи могут измерять температуру, отслеживая даже самые незначительные ее изменения.
По мнению ученых, новый термометр может найти широкое применение в различных условиях — от космических аппаратов до передовых производственных предприятий.
Свежие комментарии