Новый атомный термометр превзошел традиционные приборы по точности измерений
Ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали революционный термометр, использующий атомы в особом состоянии. Эти атомы, называемые атомами Ридберга, увеличены в тысячу раз по сравнению с их обычным размером за счет высокоэнергетического состояния. Наблюдая за взаимодействием этих гигантских атомов с тепловым излучением окружающей среды, исследователи могут проводить исключительно точные измерения температуры.
Главное преимущество нового термометра заключается в том, что он не требует предварительной калибровки на производстве. Устройство работает на фундаментальных принципах квантовой физики, что обеспечивает точность измерений в соответствии с международными стандартами. Постдокторант NIST Ноа Шлоссбергер подчеркивает, что созданный ими термометр способен давать точные показания температуры без обычных процедур калибровки.
Для создания термометра ученые поместили атомы рубидия в вакуумную камеру, где с помощью лазеров и магнитных полей охладили их практически до абсолютного нуля - примерно до 0,5 милликельвина. В таком состоянии атомы практически неподвижны. Затем, используя лазерное излучение, исследователи перевели внешние электроны атомов на высокие орбиты, что привело к увеличению размера атомов в тысячу раз.
Особенность атомов Ридберга заключается в том, что их внешний электрон находится далеко от ядра, что делает их чрезвычайно чувствительными к электрическим полям и другим воздействиям, включая тепловое излучение окружающих предметов. При повышении температуры увеличивается количество теплового излучения, что приводит к переходу электронов на еще более высокие орбиты. Отслеживая эти энергетические переходы, ученые могут точно измерять температуру в диапазоне от 0 до 100 градусов Цельсия без непосредственного контакта с объектом.
Новая технология имеет особое значение для атомных часов, точность которых может снижаться из-за теплового излучения. Крис Холлоуэй, научный сотрудник NIST, отмечает, что новая технология поможет повысить точность атомных часов, которые очень чувствительны к температурным изменениям.
Разработанный термометр найдет широкое применение в сложных условиях эксплуатации, от космических аппаратов до современных производственных предприятий, где требуются точные измерения температуры. Это открытие открывает новую эру в области температурных измерений.
Источник awe.international