|  | 3 июня 2013 | Новости науки и техники

Квантовый термометр сможет измерить самую низкую температуру во Вселенной

Термометр


Обычные термометры, используемые в быту, годятся для измерения температуры только в весьма ограниченном диапазоне. Но что, если вдруг кому-то потребуется измерить температуру самой холодной материи во Вселенной? Обычным ртутным или электронным термометром здесь уже не обойтись, для такого дела потребуется минимум специальный квантовый термометр.

Для справки стоит отметить, что самая холодная вещь во Вселенной - это конденсат Бозе-Эйнштейна (Bose-Einstein condensate, BEC). Он представляет собой особое состояние материи, газообразную субстанцию из элементарных частиц, охлажденных до температуры, близкой к абсолютному нулю, к самой низкой температуре, насколько это возможно. Из-за таких условий большая часть частиц-бозонов находится в самом низкоэнергетическом квантовом состоянии, в состоянии, в котором даже квантовые эффекты проявляются крайне слабо.

Обычно конденсат Бозе-Эйнштейна создается и охлаждается внутри магнитной ловушки, которая удерживает все частицы и препятствует им контактировать с окружающей средой. Находясь в таком состоянии, в состоянии конденсата Бозе-Эйнштейна, все атомы вещества действуют как единый квантовый объект. Конденсат Бозе-Эйнштейна является самой холодной вещью, которую когда-либо удавалось получать ученым в своих лабораториях. Для сравнения стоит заметить, что даже открытый космос является более "теплым", нежели конденсат Бозе-Эйнштейна.

Естественно, температуру конденсата нельзя измерить никаким обычным термометром. Обычно, для расчета температуры этого конденсата ученые-физики подсчитывают количество частиц, находящихся в более высокоэнергетическом состоянии и количество частиц, находящихся в самом низком энергетическом состоянии. Соотношение количества этих частиц позволяет высчитать температуру конденсата Бозе-Эйнштейна. Но для того, чтобы измерить температуру подобным образом, требуется выпустить частицы из магнитной ловушки, что приводит к разрушению квантовой целостности конденсата Бозе-Эйнштейна.

Ученые из университета Ноттингема в Великобритании, похоже, нашли подходящее решение для вышеописанной проблемы. Они разработали метод измерения температуры конденсата Бозе-Эйнштейна при котором не требуется выпускать его из магнитной ловушки. Для того, чтобы сделать это, ученые захватили в оптическую ловушку лазерных лучей несколько атомов и переместили эти атомы через конденсат Бозе-Эйнштейна.

Изначально "измерительные" атомы были помещены в состояние квантовой суперпозиции и имели различные энергетические состояния. Когда атомы перемещались через конденсат, низкая температура привела к изменениям квантового состояния атомов. И по различиям между конечными квантовыми состояниями "измерительных" атомов можно рассчитать температуру конденсата Бозе-Эйнштейна, который содержится в магнитной ловушке, не подвергаясь нагреву и разрушению в процессе измерения его температуры.

Такой "квантовый термометр" может быть использован не только для измерения температуры конденсата Бозе-Эйнштейна. Его можно использовать и в ряде других научных экспериментов, в частности, для измерения небольшого количества радиации, излучаемой черной дырой, что определяется квантовой теорией. Очевидно, что приблизиться и замерить температуру черной дыры никак не получится, но ученые могут проверить эту идею, измеряя изменения искусственной миниатюрной черной дыры, созданной в лаборатории.




Ключевые слова:
Температура, Измерение, Термометр, Абсолютный, Ноль, Квантовый, Конденсат, Бозе-Эйнштейна, Атом, Ловушка, Лазер, Квантовое, Состояние, Изменение

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые научились изолировать отдельные атомы конденсата Бозе-Эйнштейна и пр ...
  • Ученые впервые "сплели узлы" из сверхохлажденного квантового газа
  • На борту космической станции будет создано самое холодное место во Вселенно ...
  • Впервые в истории науки конденсат Бозе-Эйнштейна был получен при комнатной ...
  • Первая реализация спинового эффекта Холла является шагом к дальнейшему разв ...




  • 3 июня 2013 14:53
    #1 Написал: Persona

    Публикаций: 0
    Комментариев: 39
    искусственной миниатюрной черной дыры, созданной в лаборатории Как то это настораживает.
        
    3 июня 2013 15:07
    #2 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1488
    Persona, это как бояться, что ребенок создаст атомную бомбу. Ни сил ни ума не хватит.
        
    3 июня 2013 20:58
    #3 Написал: maksvm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    volod, сплюньте и постучите по дереву... ведь понаизобретали же... И ядрёну бонбу, и электричество, и радио - тоже ведь сначала никто всерьез не воспринимал.
        
    4 июня 2013 22:14
    #4 Написал: smerch

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    искусственной миниатюрной черной дыры, созданной в лаборатории


    будущее уже здесь? или я что-то пропустил?
        
    7 июня 2013 07:16
    #5 Написал: radix

    Публикаций: 0
    Комментариев: 116
    Квантовый нанотермометр!
    Без квантового нано нынче и термометр не термометр!

    Конденсат Бозе-Эйнштейна - пейте охлаждённым. При покупке 3-х магнитных ловушек квантовый нанотермометр в подарок.
    Спешите! Предложение ограничено!
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.