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巨型里德伯原子“化身”量子温度计

2025-01-27 09:25:32 来源: 中国科技网

美国国家标准与技术研究院科学家利用一种巨大的里德伯原子,研制出新型量子温度计。通过监测这些巨大原子与环境中热量之间的相互作用,他们获得了非常精确的温度测量结果。相关论文发表于最新一期《物理评论研究》杂志。JU0流量资讯——探索最新科技、每天知道多一点LLSUM.COM

高激发原子是一个价电子被激发到高量子态(主量子数n很大)的原子,也被称为里德伯原子。为制造精确的温度计,研究团队在真空室中充入铷原子气体,随后使用激光和磁场将其捕获并冷却到接近绝对零度。然后,他们再使用激光,让原子最外层的电子跃升至非常高的能量轨道,得到的里德伯原子比普通铷原子大1000倍。JU0流量资讯——探索最新科技、每天知道多一点LLSUM.COM

里德伯原子最外层电子远离原子核,使其对电场和外部干扰更敏感。这些影响包括黑体辐射,即周围物体发出的热量。黑体辐射会导致里德伯原子内的电子跃迁到更高的能量轨道。由于温度升高会增加环境黑体辐射数量以及电子跃迁速率,通过跟踪这些随时间变化的能量跃迁就可以测量温度。JU0流量资讯——探索最新科技、每天知道多一点LLSUM.COM

这种方法可以检测到最微小的温度变化,且无需接触被测物体即可测量,测量范围为0至100摄氏度。这一突破有望提升原子钟精度,因为原子钟对温度变化非常敏感,微小的温度变化都会导致误差。JU0流量资讯——探索最新科技、每天知道多一点LLSUM.COM

与传统温度计不同,新研制的温度计基于量子物理学的基本原理,不需要像其他温度计那样进行常规校准,即可提供精确的符合国际标准的测量结果。除应用于精密科学领域,新型温度计还可以在航天器、先进制造厂内大显身手。JU0流量资讯——探索最新科技、每天知道多一点LLSUM.COM

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高激发原子是一个价电子被激发到高量子态(主量子数n很大)的原子,也被称为里德伯原子。为制造精确的温度计,研究团队在真空室中充入铷原子气体,随后使用激光和磁场将其捕获并冷却到接近绝对零度。然后,他们再使用激光,让原子最外层的电子跃升至非常高的能量轨道,得到的里德伯原子比普通铷原子大1000倍。JU0流量资讯——探索最新科技、每天知道多一点LLSUM.COM

里德伯原子最外层电子远离原子核,使其对电场和外部干扰更敏感。这些影响包括黑体辐射,即周围物体发出的热量。黑体辐射会导致里德伯原子内的电子跃迁到更高的能量轨道。由于温度升高会增加环境黑体辐射数量以及电子跃迁速率,通过跟踪这些随时间变化的能量跃迁就可以测量温度。JU0流量资讯——探索最新科技、每天知道多一点LLSUM.COM

这种方法可以检测到最微小的温度变化,且无需接触被测物体即可测量,测量范围为0至100摄氏度。这一突破有望提升原子钟精度,因为原子钟对温度变化非常敏感,微小的温度变化都会导致误差。JU0流量资讯——探索最新科技、每天知道多一点LLSUM.COM

与传统温度计不同,新研制的温度计基于量子物理学的基本原理,不需要像其他温度计那样进行常规校准,即可提供精确的符合国际标准的测量结果。除应用于精密科学领域,新型温度计还可以在航天器、先进制造厂内大显身手。JU0流量资讯——探索最新科技、每天知道多一点LLSUM.COM

本文链接:巨型里德伯原子“化身”量子温度计http://www.llsum.com/show-2-10368-0.html

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