美国国家标准与技术研究院的科学家们借助巨大的里德伯原子，成功研发出一种创新性的量子温度计。该温度计通过精密监测里德伯原子与周围环境中热量之间的微妙相互作用，实现了前所未有的温度测量精度。相关研究成果已在最新一期的《物理评论研究》杂志上发表，引起了科学界的广泛关注。

里德伯原子，即高激发原子，是一种价电子被激发至高量子态（主量子数n极大）的特殊原子。为了打造这款高精度的温度计，研究团队在真空室内填充了铷原子气体，并利用激光和磁场的巧妙结合，将这些原子捕获并冷却至接近绝对零度的极端低温状态。随后，通过进一步的激光激发，原子最外层的电子被推送至极高的能量轨道，形成了体积比普通铷原子庞大1000倍的里德伯原子。

里德伯原子最外层的电子因其远离原子核的特殊位置，对电场及外部干扰表现出极高的敏感性。这种敏感性不仅体现在对黑体辐射的响应上，即周围物体释放的热量能够触发里德伯原子内电子向更高能量轨道的跃迁。随着温度的升高，环境中的黑体辐射强度及电子跃迁速率均随之增加，通过精确追踪这些随时间动态变化的能量跃迁过程，科学家们得以实现对温度的精准测量。

这项创新技术不仅具备检测微小温度变化的能力，更实现了非接触式测量，其测量范围广泛覆盖0至100摄氏度。这一重大突破有望显著提升原子钟的精度，因为原子钟对温度变化极为敏感，任何微小的温度变化都可能导致其运行误差的增大。因此，量子温度计的应用将为原子钟的精度提升提供有力支持。

与传统温度计相比，这款新型量子温度计基于量子物理学的核心原理，无需像其他温度计那样进行繁琐的常规校准，即可直接提供精确且符合国际标准的测量结果。这一特性使其在精密科学领域具有广阔的应用前景，同时，在航天器、先进制造工厂等高端领域也将发挥重要作用，展现出巨大的应用潜力。

（文章来源：科技日报）