КонцептКак и зачем измерять температуру с точностью до миллиардных

Суть

Команда австралийских физиков из Аделаидского университета разработала самый точный в мире термометр, способный за одну секунду фиксировать изменение температуры вплоть до тридцати миллиардных долей градуса. Устройство, именуемое создателями «нано-Кельвин термометром» (nano-Kelvin thermometer), в три раза опережает установленный прежде рекорд.

Добиться такого эффекта учёным удалось благодаря использованию двух лазерных лучей, зелёного и красного, совершающих круговые обороты вдоль поверхности кристаллического диска. Число оборотов каждого из лучей измеряется тысячами; при этом один из них движется чуть быстрее другого в зависимости от температуры кристалла. Разница в скорости движения световых лучей позволяет ученым вычислить изменение этой температуры.

Материалы для создания кристалла (фторид кальция и фторида магния) были выбраны благодаря их высокой прозрачности: она дает возможность минимизировать световые потери и увеличить точность измерения. А вот цвет лазерных лучей определило наличие конкретных лазеров в лаборатории; тем не менее, по словам учёных, подобрав оптимальное сочетание цветов, чувствительность прибора, возможно, удастся увеличить. Кроме того, хотя прибор предназначен для работы в условиях комнатной температуры, его чувствительность только возрастает при приближении её к абсолютному нулю.

Термометр, позволяющий со столь высокой точностью отслеживать изменения температуры в ходе биологических взаимодействий и химических реакций, в первую очередь должен найти применение в медицинских исследованиях и биомедицинской инженерии. Руководитель проекта профессор Андре Лютен полагает, что разработанная методика может быть применима также для сверхточных измерений давления, влажности, силы.

Андре Лютьен

профессор Аделаидского университета, руководитель исследований

«Мы можем измерить изменение температуры на 30 миллиардных долей градуса за одну секунду. Чтобы подчеркнуть, насколько это точное измерение: когда мы рассматриваем температуру объекта, мы видим, что она постоянно колеблется. Мы все знаем, что, если смотреть достаточно близко, то можно обнаружить постоянное переустройство атомов в любом материале. Однако теперь мы действительно фиксируем эти непрестанные колебания с помощью термометра, показывая, что микроскопический мир всегда находится в движении».