科学家们发明了一种革命性的方式重新定义千克

科学家们正在重新思考我们的方法可以设置标准度量单位,依靠数学,可衡量的常量,而不是物理参考对象。WIN-Initiative / Neleman /盖蒂图片社”width=
科学家们正在重新思考我们的方法可以设置标准度量单位,依靠数学,可衡量的常量,而不是物理参考对象。WIN-Initiative / Neleman /盖蒂图片社

如果你熟悉的基本知识公制转换,你知道2.2磅相当于1公斤。但是一公18新利最新登入斤有多重?18新利最新登入如何定义一个抽象的概念像一个计量单位?自1875年以来,一公斤的确切重量已定义的国际千克的原型,气缸由铂合金的90%,10%铱,锁在巴黎城外的一个环境监管。每40年,移除,而世界各地的六册,进而被用作模型复制世界各地的权重。

该系统是在19世纪晚期。但是今天,与药品生产所需的准确测量、化学、天体物理学和其他努力,它不再工作。添加到另一个问题——经过近一个半世纪,它是体重增加,由于最有可能的污染物逐渐积累了在其表面。

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德国物理学家马克斯·普朗克的工作(1858 - 1947)已经帮助科学家定义和理解宇宙几十年了。
赫尔顿Deutsch收集/ Corbis /盖蒂图片社

这就是为什么国际度量衡委员会管理机构,控制体重一公斤意味着什么,感兴趣从物理标准转向基于一些基本的标准自然——这整个地球科学家在实验室可以复制。

研究人员为美国政府的国家标准与技术研究院(NIST)说,他们已经取得了一个突破,可以解决这个问题。使用新机器称为NIST-4,他们确定一个更精确的值普朗克常数数量非常小(和一个基本的物理量)用于量子物理计算通过单个光子的能量。

普朗克常数也可用于定义千克,因为它也是一个基本常数——这不会改变在我们的宇宙中,科学家可以进行实验,以确定它是什么。“我们可以修复自然单位和问,”基本常数的数值是什么用这些单位吗?”“NIST的物理学家说Stephan Schlamminger在一个电子邮件。“否则,我们可以解决数值并使用实验来确定单位的大小。”

普朗克常数计算更准确地说,NIST的研究人员使用一个设备称为吊桶平衡,英国物理学家命名的是谁发明的技术。设备比较电力机械力量,“Schlamminger说。“权力瓦特的单位来衡量。机械功率是由力乘以速度。平衡力的重量质量标准。电力可以测量两个频率的乘积和普朗克常数。这与两个量子力学效应被用来测量电压和电阻。因此,单位质量可以与普朗克常数”。

这里有一个视频中,NIST的物理学家Darine哈达德用一杯咖啡和糖的立方体来解释普朗克常数的意义:

2016年,国家标准与技术研究院的科学家们发表的测量普朗克常数的不确定性的34个十亿分之几,这是,嗯,相当精确。但他们不断尝试,现在他们已经有了几年的数据,他们进一步磨练小数量。新NIST集测量普朗克常数6.626069934 x 10−34 kg∙m2 / s,只有13 ppb的不确定性。

NIST的研究人员众多的科学团队的国家之一从加拿大到韩国人竞相拿出普朗克常数的最精确的值。一些也执行实验吊桶平衡,而另一些则使用x射线晶体密度方法,他们推断出硅原子的数量极其圆硅球体,Schlamminger说。

NIST物理学家指出,有可能减少的程度进一步的测量普朗克常数的不确定性比发表价值,11个十亿分之几。但是他们希望出版数量足以定义千克,他说。

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