Ученые разработали новый термометр на основе ридберговских атомов с высокой точностью

Специалисты из Национального института стандартов и технологий (NIST) создали уникальный термометр, использующий ридберговские атомы — частицы, разогнанные до таких 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 с помощью лазеров они 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.

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, контроль температуры в высокоточных процессах, таких как производство полупроводников, и измерение температуры в экстремальных условиях космических исследований.

«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.

]]>