Создан квантовый термометр для измерения самых холодных температур во Вселенной

Физики из Тринити-колледжа в Дублине предложили термометр, основанный на квантовой запутанности. Он может точно измерять температуру в миллиард раз холоднее, чем в открытом космосе. Работой руководила команда QuSys в Trinity в сотрудничестве с международной группой ученых. Их результаты были опубликованы в качестве в журнале Physical Review Letters.

Такие сверхнизкие температуры возникают в облаках атомов, известных как газы Ферми. Они созданы для изучения поведения вещества в экстремальных квантовых состояниях.

Профессор Гулд, глава группы QuSys компании Trinity, объясняет, что такое сверххолодный газ.

Стандартный способ, которым физики думают о газе, — это использовать теорию, известную как статистическая механика. Но с появлением квантовой механики все изменилось. Известное предсказание квантовой механики состоит в том, что отдельные атомы ниже критической температуры могут объединяться с другими атомами в единую макроскопическую волну с экзотическими свойствами. Это предсказание привело к столетнему экспериментальному поиску достижения критической температуры. Успех был наконец достигнут в 90-х годах при создании первых сверххолодных газов, охлаждаемых лазерами (Нобелевская премия 1997 года) и удерживаемых сильными магнитными полями — подвиг, получивший Нобелевскую премию в 2001 году.

Профессор Гулд, глава группы QuSys компании Trinity

Ультрахолодные газы, подобные этим, теперь обычно создаются в лабораториях по всему миру. У них есть множество применений, начиная от проверки фундаментальных физических теорий и заканчивая обнаружением гравитационных волн. Но их температуры невероятно низкие на уровне нанокельвина и ниже (один кельвин равен –271,15 °C). Эти газы в миллиард раз холоднее, чем самые холодные места во Вселенной, и они создаются прямо здесь, на Земле.

Так что же такое ферми-газ? Все частицы во Вселенной, включая атомы, относятся к одному из двух типов — «бозонам» и «фермионам». Ферми-газ состоит из фермионов, названных в честь физика Энрико Ферми. При очень низких температурах бозоны и фермионы ведут себя совершенно по-разному. В то время как бозоны группируются вместе, фермионы — наоборот. Это свойство фактически затрудняет измерение их температуры.

Термометр — это просто система, физические свойства которой изменяются в зависимости от температуры предсказуемым образом. Например, вы можете измерить температуру своего тела, измерив расширение ртути в стеклянной трубке. Новый термометр работает аналогичным образом, но вместо ртути ученые измеряют состояние отдельных атомов, которые связаны (или коррелированы) с квантовым газом.

Новое решение может быть реализовано с использованием технологий, доступных в современных лабораториях атомной физики. То, что такую ​​фундаментальную физику можно проверить, действительно удивительно, подчеркивают ученые. Различные появляющиеся квантовые технологии, квантовые датчики, такие как новый термометр, вероятно, окажут самое непосредственное влияние на науку.

Читать также

Почему ученым так интересна Церера? Все о планете, на которой активно ищут жизнь

В России сконструировали «неубиваемый» дрон

Взрыв сверхновой мог стать причиной массового вымирания на Земле

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Антидот от 13 ядовитых змей получили из крови донора, которого укусили 856 раз
Наука
Телескоп «Чандра» наблюдал причину «перелома кости» в центре Млечного Пути
Космос
Оптический транзистор разогнали до 240 ГГц: это основа для компьютеров нового поколения
Новости
Google бросает вызов ChatGPT: в поисковике появилась вкладка с ИИ
Новости
Посмотрите, как рождаются планеты: опубликованы самые четкие изображения в истории
Космос
Рыбы в виртуальной реальности обучают роботов двигаться косяками
Новости
У мертвой звезды нашли самую холодную из известных планет
Космос
После обновления ChatGPT стал подхалимом: OpenAI объяснила, что случилось
Новости
«Википедия» внедрит ИИ: это будет работать и что станет с редакторами
Новости
Поднимет и авианосец: для реактора ИТЭР сделали мощнейший магнит в мире
Наука
Посмотрите на маневренный дрон с крыльями, как у белки-летяги
Новости
Недалеко от Земли нашли странную группу молодых звезд, стремящихся разлететься в разные стороны
Космос
Летучие мыши учатся подслушивать за сексом лягушек, чтобы выбрать добычу
Наука
В МФТИ разработана технология для создания долговечной памяти электронных устройств
Наука
Зонд «Юнона» рассмотрел холодный северный полюс Юпитера
Космос
Роботы-собаки Unitree стреляют водой на 60 метров, чтобы тушить пожары
Новости
Самки бонобо научились держать самцов «в узде»: как им удалось
Наука
Снайперы застрелили с вертолетов 700 коал: власти Австралии объяснили, зачем это сделали
Наука
Бесплатную смену по подготовке к ЕГЭ проведут в Университете Иннополис 
Новости
Назван неожиданный напиток, который может снизить риск остановки сердца
Наука