美国国家标准与技术研究院的科学家利用巨大的里德伯原子研制出一种新型量子温度计。通过监测这些巨大原子与环境中热量之间的相互作用，他们能够获得非常精确的温度测量结果。相关研究论文发表在最新一期《物理评论研究》杂志上。

高激发原子是一种价电子被激发到高量子态（主量子数n很大）的原子，也被称为里德伯原子。为了制造这种精确的温度计，研究人员在真空室中充入铷原子气体，并使用激光和磁场将其捕获并冷却至接近绝对零度。接着，他们再用激光让原子最外层的电子跃升至非常高的能量轨道，从而得到比普通铷原子大1000倍的里德伯原子。

里德伯原子最外层电子远离原子核，使其对电场和外部干扰更为敏感，包括周围物体发出的黑体辐射。黑体辐射会导致里德伯原子内的电子跃迁到更高的能量轨道。由于温度升高会增加环境中的黑体辐射数量以及电子跃迁速率，因此通过跟踪这些随时间变化的能量跃迁就可以测量温度。这种方法可以检测到极小的温度变化，且无需接触被测物体即可测量，测量范围为0至100摄氏度。

这项突破有望提升原子钟的精度，因为原子钟对温度变化非常敏感，微小的温度变化都会导致误差。与传统温度计不同，新研制的温度计基于量子物理学的基本原理，不需要常规校准即可提供符合国际标准的精确测量结果。除了应用于精密科学领域，这种新型温度计还可以在航天器和先进制造厂中发挥重要作用。