המדידה החדשה תעזור להגדיר מחדש את יחידת המסה הבינלאומית

Anonim

באמצעות מכשיר חדשני למדידת המסה, החוקרים במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) עשו את הנחישות המדויקת ביותר שלהם לגבי קבועה של פלאנק, ערך חשוב במדע שיסייע בהגדרת הקילוגרם מחדש, have reviews have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have מקובל לפרסום בכתב העת Metrologia, אלה תוצאות חדשות לבוא לפני המועד הראשון הבינלאומי 1 יולי למדידות שמטרתן להגדיר מחדש את כל SI במונחים של קבועים היסוד של הטבע.

המדידה החדשה NIST של קבוע של פלאנק הוא 6.626069934 x 10-34 kg-m 2 / s, עם אי ודאות של רק 13 חלקים למיליארד. מדידתה הקודמת של NIST, שפורסמה ב -2016, הייתה בעלת אי-ודאות של 34 חלקים למיליארד.

הקילוגרמה מוגדרת כיום במונחים של המסה של חפץ פלטינה אירידיום המאוחסן בצרפת. מדענים רוצים להחליף את חפץ פיזי זה עם הגדרה לשחזור יותר לקילוגרם המבוסס על קבועים בטבע.

Have have have have have reviews reviews have have have have reviews reviews reviews have have have reviews reviews reviews have have have have have have have have Do Ch have Ch reviews have reviews have have have have have have Do have Do have Do have Do Ch have have reviews Ch have have have reviews have have have have reviews have have have have have have Do Ch Ch Ch Do have reviews have have Do have have כדי למדוד את קבועה של פלנק, NIST משתמש במכשיר המכונה איזון Kibble, שנקרא במקור איזון וואט. הפיזיקאים אימצו את השם החדש בשנה שעברה לכבוד הפיזיקאי הבריטי המנוח בריאן קיבל, שהמציא את הטכניקה לפני יותר מ -40 שנה.

היתרון של KITBL של NIST משתמש בכוחות אלקטרומגנטיים לאיזון מסת קילו. הכוחות האלקטרומגנטיים מסופקים על ידי סליל של חוט בין שני מגנטים קבועים. לאיזון הקיבל יש שני מצבי פעולה. במצב אחד, זרם חשמלי עובר דרך הסליל, ומייצר שדה מגנטי המתקשר עם השדה המגנטי הקבוע ויוצר כוח כלפי מעלה כדי לאזן את מסת הקילוגרם. במצב אחר, סליל הוא הרים במהירות קבועה. תנועה זו כלפי מעלה מעוררת מתח בסליל, אשר פרופורציונלי לחוזק השדה המגנטי. על ידי מדידת הזרם, המתח ומהירות הסליל, החוקרים יכולים לחשב את קבוע פלאנק, שהוא פרופורציונלי לכמות האנרגיה האלקטרומגנטית הדרושה לאיזון מסת.

ישנן שלוש סיבות עיקריות לשיפור במדדים החדשים, אמר הפיזיקאי סטפן Schlamminger, מנהיג מאמץ NIST.

ראשית, החוקרים יש הרבה יותר נתונים. התוצאה החדשה משתמשת 16 חודשים בשווי של מדידות, מ דצמבר 2015 עד אפריל 2017. העלייה בסטטיסטיקה הניסוי הקטינה באופן משמעותי את חוסר הוודאות בערכם Planck.

שנית, החוקרים בדקו וריאציות בתחום המגנטי במהלך שני מצבי הפעולה וגילו שהם העריכו יתר על המידה את השפעת השדה המגנטי של השדר על השדה המגנטי הקבוע. ההתאמה הבאה שלהם במדידות החדשות שלהם הגדילה את ערכם של קבוע פלאנק והפחיתה את חוסר הוודאות במדידתם.

לבסוף, החוקרים בחנו בפירוט רב כיצד מהירות הסליל המניע השפיעה על המתח. "הגדלנו את המהירות שהזזנו את הסליל דרך השדה המגנטי, מ -0.5 ל -2 מילימטרים לשנייה", מסבירה דרין חדד, הכותבת הראשית של תוצאות ה- NIST. בשדה מגנטי, הסליל פועל כמעגל חשמלי המורכב מקבל (אלמנט מעגל שמאחסן מטען חשמלי), נגד (אלמנט שמפזר אנרגיה חשמלית) ומשרן (אלמנט שמאחסן אנרגיה חשמלית). בסליל מרגש, אלמנטים דמויי מעגלים אלה יוצרים מתח חשמלי המשתנה עם הזמן, אמר Schlamminger. החוקרים מדדו את השינוי במתח התלוי בזמן כדי להסביר השפעה זו והפחיתו את אי-הוודאות בערכם.

זו מדידה NIST חדש מצטרף קבוצה של מדידות חדשות אחרות של פלאנק חדש מרחבי העולם. מדידת איזון נוספת, ממכון המחקר הלאומי של קנדה, יש אי ודאות של רק 9.1 חלקים למיליארד. שתי מדידות חדשות אחרות משתמשות בטכניקה אבוגדרו חלופית, הכוללת לספור את מספר האטומים בתחום סיליקון טהור.

למדידות החדשות יש אי-ודאות נמוכה, עד שהן חורגות מהדרישות הבינלאומיות להגדרת הקילוגרם מחדש במונחים קבועים של פלאנק.

"היו צריכים להיות שלושה ניסויים עם אי וודאות מתחת 50 חלקים למיליארד, ואחד מתחת 20 חלקים למיליארד", אמר Schlamminger. "אבל יש לנו שלושה מתחת ל -20 חלקים למיליארד".

כל הערכים החדשים של הקבוע של פלאנק אינם חופפים, "אבל בסך הכל הם מסכימים בצורה טובה", אמר שלמינגר, "במיוחד בהתחשב בכך שחוקרים מודדים אותו בשתי שיטות שונות לחלוטין". ערכים אלה יוגשו לקבוצה הידועה בשם CODATA לפני המועד האחרון של יולי 1. CODATA ישקול את כל המדידות הללו בקביעת ערך חדש עבור קבוע של פלאנק. הקילוגרמה מתוכננת להגדרה מחדש בנובמבר 2018, יחד עם יחידות אחרות ב- SI.

לפני שהתחילו את הניסויים האלה, שלמינגר וקבוצתו הלכו לארוחת צהריים בדצמבר 2013. על מפית צהריים, כל אחד מחברי הקבוצה כתב את התחזית שלו לערך הקבוע של פלאנק שהקבוצה תקבע באמצעות המדידות שלהם. הם הוציאו את המפית הזאת מתחת לאיזון הקיבלים שלהם לפני כמעט ארבע שנים, והם השוו עכשיו את התחזיות. שיסונג לי, חוקר אורח מאוניברסיטת צינג-הואה בסין, הגיע למקום הקרוב ביותר. Ch have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have Ch have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have have אין עדיין מילה על איך הקבוצה מתכננת לחגוג את הניצחון של המנצח.

menu
menu