Cientistas Criam Termómetro Quântico Ultra Sensível Usando Átomos Gigantes • Diário Económico
Um grupo de investigadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, nos Estados Unidos, criou um novo termómetro utilizando átomos com níveis de energia tão elevados que se tornam mil vezes maiores do que o normal. Monitorizando a forma como estes gigantescos átomos de Rydberg interagem com o calor no seu ambiente, torna-se possível medir a temperatura com uma precisão impressionante.
Esta é a primeira medição de temperatura bem-sucedida utilizando átomos de Rydberg. A sensibilidade do termómetro atómico promete melhorar as medições de temperatura em domínios que vão da investigação quântica à produção industrial.
Ao contrário dos termómetros tradicionais, um termómetro de Rydberg não precisa de ser ajustado ou calibrado na fábrica porque se baseia intrinsecamente nos princípios básicos da física quântica. E estes princípios quânticos fundamentais produzem medições precisas que são também directamente rastreáveis a padrões internacionais de unidades.a d v e r t i s e m e n t
Para criar o termómetro, os investigadores encheram uma câmara de vácuo com um gás de átomos de rubídio e utilizaram lasers e campos magnéticos para os aprisionar e arrefecer até próximo do zero absoluto, cerca de 0,5 milikelvin (milésimos de grau). Isto significa que os átomos estavam essencialmente estacionários.
Utilizando lasers, os electrões mais exteriores dos átomos foram energizados para subirem a órbitas muito elevadas, tornando os átomos cerca de 1000 vezes maiores do que os átomos de rubídio normais – trata-se de um átomo de Rydberg.
“Os relógios atómicos são excepcionalmente sensíveis às mudanças de temperatura, o que pode causar pequenos erros nas suas medições”
Nos átomos de Rydberg, o electrão mais externo está longe do núcleo, o que o torna mais sensível a campos eléctricos e outras influências, incluindo a radiação de corpo negro – o calor convencional emitido pelos objectos.
A energia da radiação do corpo negro pode fazer com que os electrões dos átomos de Rydberg saltem para órbitas ainda mais altas. Com o aumento da temperatura, a quantidade desta radiação no ambiente e a taxa deste processo torna-se possível medir a temperatura seguindo estes saltos de energia ao longo do tempo.
Esta abordagem tornou possível detectar até as mais pequenas alterações de temperatura. Embora existam outros tipos de termómetros quânticos, os termómetros de Rydberg podem medir a temperatura do ambiente de cerca de 0 ºC a 100 ºC sem ter de tocar no objecto a medir.
Esta inovação não só abre caminho a uma nova classe de termómetros, como também é particularmente importante para os relógios atómicos, uma vez que a radiação do corpo negro pode reduzir a sua precisão.
“Os relógios atómicos são excepcionalmente sensíveis às mudanças de temperatura, o que pode causar pequenos erros nas suas medições”, afirmou o professor Chris Holloway. “Esperamos que esta nova tecnologia possa ajudar a tornar os nossos relógios atómicos ainda mais precisos.”
Para além da ciência de precisão, o novo termómetro poderá também ter uma vasta gama de aplicações em ambientes complicados, desde naves espaciais a instalações industriais avançadas, onde as leituras sensíveis da temperatura são essenciais.
Fonte: Inovação Tecnológica
