A física quântica ajudou a criar um termômetro atômico ultra -preco

Cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologias (NIST) relataram a criação da mais precisa e não exigindo calibração do termômetro atômico, que pode encontrar uso em ciência, espaço e produção. O trabalho do dispositivo é construído sobre os princípios da física quântica e, portanto, impecável. Os termômetros científicos modernos requerem calibração a longo prazo e, mesmo neste caso, não garantem medições precisas, das quais o termômetro atômico é livre.

Fonte da imagem: NIST

A solução de pesquisadores do NIST é baseada nos átomos de Reidberg chamados. Estes são frequentemente feitos por átomos de Rubidia. Para fazer isso, é necessário bombear tanto o elétron extremo que aumenta a distância do núcleo em três ordens de magnitude. Para entender a escala, imagine que o núcleo de um átomo de 1 mm de dimensões. Em seguida, o tamanho do átomo “inflado” seria 30 m. O elétron a uma distância do núcleo (neste átomo) é sensível às manifestações externas dos campos e energias magnéticas. E como tudo está ligado à física quântica (propriedades de partículas elementares), todos esses estados e energia são calculados com uma precisão de 12 sinais após um decimal.

Assim, as medições com o envolvimento dos átomos de Reidberg serão incrivelmente precisas, mesmo por padrão, simplesmente confiando nas propriedades fundamentais do universo (com o envolvimento dos equipamentos necessários e algoritmos de computação). No entanto, essa simplicidade, é claro, parece ser. No entanto, o equipamento para organizar esse termômetro tornou -se bastante compacto e pode muito bem ser usado na produção.

No termômetro atômico, os átomos de rubidia são resfriados a uma temperatura próxima a zero absoluto (até 0,5 mk). Isso reduz suas próprias flutuações nos átomos (sua energia) para o nível mínimo. A nuvem de átomos de Rubidia é mantida no espaço com um campo eletromagnético, impedindo que ele entre em contato com as paredes da câmera. Depois disso, a nuvem é irradiada por lasers, e os elétrons mais distantes absorvem a energia, após o que mudam para orbitar com órbitas padrão excedentes de 1000 vezes.

Depois disso, resta monitorar o comportamento de elétrons remotos que absorvem ou fornecem energia do espaço circundante. Essa energia é equivalente à temperatura do objeto medida e é transferida para os fótons emitidos por ele. Ao receber e dar energia, os elétrons alteram as órbitas e, de acordo com essas alterações, você pode calcular a temperatura do objeto com extrema precisão. As medições são feitas de maneira sem contato, o que em muitos casos é muito conveniente.

Esse avanço não apenas abre o caminho para a nova classe de termômetros, mas também é especialmente importante para horas atômicas, pois sua precisão pode sofrer de aquecimento aleatório. “As horas atômicas são extremamente sensíveis às mudanças de temperatura, o que pode levar a pequenos erros em suas medições”, explicaram os cientistas. “Esperamos que essa nova tecnologia ajude a tornar nosso relógio atômico ainda mais preciso”.

Tudo isso levará a novas oportunidades na ciência, em cálculos quânticos, melhorará a navegação autônoma em espaço longo (antes de tudo) e será útil em muitas outras áreas.