Los científicos del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) han creado un nuevo termómetro que usa átomos alentados a un nivel de energía tan más alto que son mil veces más grandes de lo normal. Los investigadores pueden medir la temperatura con una precisión significativa al observar cómo estos átomos gigantes de “Rideberg” se comunican con el calor en su entorno. La sensibilidad del termómetro puede mejorar las mediciones de temperatura en los campos, desde la investigación cuántica hasta la producción industrial.
A diferencia del termómetro de prueba tradicional, un termómetro RideBerg no necesita ajustarse o calibrarse primero en la fábrica porque depende inherentemente de los principios básicos de la física cuántica. Estos principios cuánticos básicos producen mediciones adecuadas que se identifican directamente para los valores internacionales.
“Básicamente estamos creando un termómetro que puede proporcionar las lecciones de temperatura correctas sin la calibración común de los termómetros actuales”, dice el investigador postdortural de NIST, Noah Slosberger.
Revolución en medida de temperatura
Investigación, publicada Investigación de revisión físicaLa primera medida de temperatura exitosa utilizando los átomos de RideBerg. Para hacer este termómetro, los investigadores se reunieron con una cámara de vacío con un gas de los átomos de rubidio y usaron campos láser y magnéticos para mantener y enfriar alrededor de aproximadamente 0.5 milicovina (un grado) casi perfectos. Esto significa que los átomos no funcionaban originalmente. Usando láseres, extienden los electrones exteriores del átomo a una órbita muy alta, lo que hace que los átomos sean aproximadamente 1000 veces más grandes que los átomos de rubidio ordinarios.
En el átomo de RideBerg, los electrones externos están lejos de la raíz de los átomos, lo que lo hace más sensible a los campos eléctricos y otros efectos. Estos incluyen radiación de cuerpo negro, el calor emitido por los objetos circundantes. La radiación del cuerpo negro puede saltar en los átomos de Rideberg para saltar en órbita más alta. La temperatura creciente aumenta la cantidad de radiación de cuerpo negro y la tasa de este proceso aumenta. Por lo tanto, los investigadores pueden medir la temperatura rastreando estos saltos de energía con el tiempo.
Este método permite la identificación incluso de los cambios de temperatura más pequeños. Existen otros tipos de termómetros cuánticos, los termómetros de Rideberg pueden medir entre 0 a 100 grados Celsius sin la necesidad de tocar el objeto que mide su entorno.
Esta avance no solo crea una manera para los nuevos termómetros de clase, sino que es especialmente importante para los relojes atómicos, ya que los blancos pueden reducir su precisión.
“Los relojes atómicos son excepcionales para el cambio de temperatura, lo que puede causar pequeños defectos en su medición”, dice el científico de investigación de NIST, Chris Holoi. “Esperamos que esta nueva tecnología pueda ayudar a que nuestros relojes nucleares sean más precisos”.
Más allá de la ciencia de la precisión, la nave espacial del nuevo termómetro puede tener amplias aplicaciones en el entorno desafiante en los centros de fabricación avanzados, donde son necesarias lecciones de temperatura sensibles.
Con este desarrollo, el NIST detiene los límites de la ciencia y la tecnología.
“Este método abre la puerta de un mundo donde las mediciones de temperatura son confiables como la constante básica de la naturaleza”, agregó al Holo. “Este es un paso emocionante para la tecnología de detección cuántica”.