Termômetro atômico mede temperatura com mais precisão e sem contato

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/03/2025

Revolucionando a medi??o de temperatura

J? temos term?metros capazes de medir a febre de uma c?lula e at? menores, term?metros que medem a temperatura de objetos em nanoescala.

Mas Noah Schlossberger e colegas do Instituto Nacional de Padr?es e Tecnologia dos EUA estavam mais preocupados com a precis?o.

Eles ent?o criaram um novo term?metro usando ?tomos levados a n?veis de energia t?o altos que eles se tornam mil vezes maiores do que o normal. Ao monitorar como esses gigantescos ?tomos de Rydberg interagem com o calor em seu ambiente, torna-se poss?vel medir a temperatura com uma precis?o impressionante.

Esta ? a primeira medi??o de temperatura bem-sucedida usando ?tomos de Rydberg.

A sensibilidade do term?metro at?mico promete melhorar as medi??es de temperatura em campos que v?o da pesquisa qu?ntica ? fabrica??o industrial.

E h? outras vantagens imbat?veis. Diferentemente dos term?metros tradicionais, um term?metro Rydberg n?o precisa ser ajustado ou calibrado na f?brica porque ele depende inerentemente dos princ?pios b?sicos da f?sica qu?ntica. E esses princ?pios qu?nticos fundamentais produzem medi??es precisas que tamb?m s?o diretamente rastre?veis aos padr?es internacionais de unidades.

Term?metro de Rydberg

Para criar o term?metro, os pesquisadores encheram uma c?mara de v?cuo com um g?s de ?tomos de rub?dio e usaram lasers e campos magn?ticos para prend?-los e resfri?-los at? perto do zero absoluto, em torno de 0,5 milikelvin (mil?simos de grau). Isso significa que os ?tomos estavam essencialmente parados.

Usando lasers, os el?trons mais externos dos ?tomos foram energizados para se elevarem at? ?rbitas muito altas, tornando os ?tomos aproximadamente 1.000 vezes maiores do que os ?tomos de rub?dio comuns - este ? um ?tomo de Rydberg.

Nos ?tomos de Rydberg, o el?tron mais externo est? longe do n?cleo, o que o torna mais responsivo a campos el?tricos e outras influ?ncias, incluindo a radia??o de corpo negro, o calor convencional emitido pelos objetos.

E a energia da radia??o de corpo negro pode fazer com que el?trons nos ?tomos de Rydberg saltem para ?rbitas ainda mais altas. Como temperaturas mais altas aumentam a quantidade de radia??o de corpo negro ambiente e a taxa desse processo, torna-se poss?vel medir a temperatura rastreando esses saltos de energia ao longo do tempo.

Essa abordagem permitiu a detec??o at? mesmo das menores mudan?as de temperatura. Embora existam outros tipos de term?metros qu?nticos, os term?metros de Rydberg podem medir a temperatura do ambiente de cerca de 0 a 100 graus Celsius sem precisar tocar no objeto que est? sendo medido.

Rel?gios at?micos e naves espaciais

Esta inova??o n?o apenas abre caminho para uma nova classe de term?metros, como tamb?m ? particularmente significativa para os rel?gios at?micos, uma vez que a radia??o do corpo negro pode reduzir sua precis?o.

"Rel?gios at?micos s?o excepcionalmente sens?veis a mudan?as de temperatura, o que pode causar pequenos erros em suas medi??es," disse o professor Chris Holloway. "Estamos esperan?osos de que essa nova tecnologia possa ajudar a tornar nossos rel?gios at?micos ainda mais precisos."

Al?m da ci?ncia de precis?o, o novo term?metro tamb?m poder? ter aplica??es abrangentes em ambientes complicados, desde naves espaciais at? plantas industriais avan?adas, onde leituras sens?veis de temperatura s?o essenciais.

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