美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院科學(xué)家利用一種巨大的里德伯原子，研制出新型量子溫度計(jì)。通過(guò)監(jiān)測(cè)這些巨大原子與環(huán)境中熱量之間的相互作用，他們獲得了非常精確的溫度測(cè)量結(jié)果。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《物理評(píng)論研究》雜志。
高激發(fā)原子是一個(gè)價(jià)電子被激發(fā)到高量子態(tài)（主量子數(shù)n很大）的原子，也被稱為里德伯原子。為制造精確的溫度計(jì)，研究團(tuán)隊(duì)在真空室中充入銣原子氣體，隨后使用激光和磁場(chǎng)將其捕獲并冷卻到接近絕對(duì)零度。然后，他們?cè)偈褂眉す?，讓原子最外層的電子躍升至非常高的能量軌道，得到的里德伯原子比普通銣原子大1000倍。
里德伯原子最外層電子遠(yuǎn)離原子核，使其對(duì)電場(chǎng)和外部干擾更敏感。這些影響包括黑體輻射，即周圍物體發(fā)出的熱量。黑體輻射會(huì)導(dǎo)致里德伯原子內(nèi)的電子躍遷到更高的能量軌道。由于溫度升高會(huì)增加環(huán)境黑體輻射數(shù)量以及電子躍遷速率，通過(guò)跟蹤這些隨時(shí)間變化的能量躍遷就可以測(cè)量溫度。
這種方法可以檢測(cè)到最微小的溫度變化，且無(wú)需接觸被測(cè)物體即可測(cè)量，測(cè)量范圍為0至100攝氏度。這一突破有望提升原子鐘精度，因?yàn)樵隅妼?duì)溫度變化非常敏感，微小的溫度變化都會(huì)導(dǎo)致誤差。
與傳統(tǒng)溫度計(jì)不同，新研制的溫度計(jì)基于量子物理學(xué)的基本原理，不需要像其他溫度計(jì)那樣進(jìn)行常規(guī)校準(zhǔn)，即可提供精確的符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果。除應(yīng)用于精密科學(xué)領(lǐng)域，新型溫度計(jì)還可以在航天器、先進(jìn)制造廠內(nèi)大顯身手。
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院科學(xué)家利用一種巨大的里德伯原子，研制出新型量子溫度計(jì)。通過(guò)監(jiān)測(cè)這些巨大原子與環(huán)境中熱量之間的相互作用，他們獲得了非常精確的溫度測(cè)量結(jié)果。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《物理評(píng)論研究》雜志。
高激發(fā)原子是一個(gè)價(jià)電子被激發(fā)到高量子態(tài)（主量子數(shù)n很大）的原子，也被稱為里德伯原子。為制造精確的溫度計(jì)，研究團(tuán)隊(duì)在真空室中充入銣原子氣體，隨后使用激光和磁場(chǎng)將其捕獲并冷卻到接近絕對(duì)零度。然后，他們?cè)偈褂眉す?，讓原子最外層的電子躍升至非常高的能量軌道，得到的里德伯原子比普通銣原子大1000倍。
里德伯原子最外層電子遠(yuǎn)離原子核，使其對(duì)電場(chǎng)和外部干擾更敏感。這些影響包括黑體輻射，即周圍物體發(fā)出的熱量。黑體輻射會(huì)導(dǎo)致里德伯原子內(nèi)的電子躍遷到更高的能量軌道。由于溫度升高會(huì)增加環(huán)境黑體輻射數(shù)量以及電子躍遷速率，通過(guò)跟蹤這些隨時(shí)間變化的能量躍遷就可以測(cè)量溫度。
這種方法可以檢測(cè)到最微小的溫度變化，且無(wú)需接觸被測(cè)物體即可測(cè)量，測(cè)量范圍為0至100攝氏度。這一突破有望提升原子鐘精度，因?yàn)樵隅妼?duì)溫度變化非常敏感，微小的溫度變化都會(huì)導(dǎo)致誤差。
與傳統(tǒng)溫度計(jì)不同，新研制的溫度計(jì)基于量子物理學(xué)的基本原理，不需要像其他溫度計(jì)那樣進(jìn)行常規(guī)校準(zhǔn)，即可提供精確的符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果。除應(yīng)用于精密科學(xué)領(lǐng)域，新型溫度計(jì)還可以在航天器、先進(jìn)制造廠內(nèi)大顯身手。
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