美國國家標準與技術研究所 (NIST) 的工作是將時間和空間分解成極其微小的碎片,以便我們可以改進對宇宙的測量。
這一次,它給出了迄今為止最精確的普朗克常數 ? 值。 一個數字將有助於科學技術數據委員會明年修改公斤的官方定義。
新調整的最終提交將於 7 月 1 日提交,NIST 及時獲得了新數據。
為了讓細節更清楚,NIST 最新的普朗克常數測量值是 6.626069934 x 10^?34 kg?m2/s,替換舊的6.62607004 x 10^?34 kg.m2/s。
科學家使用了一種最先進的機器,稱為粗磨平衡以確定這個數字,您可以將其帶到銀行,不確定性僅為十億分之十三。 這超過了 NIST 上次測量的不確定度,後者的不確定性為十億分之 34。
那麼,這個普朗克常數是怎麼回事,我們為什麼要關心呢?
這個號碼的名字來自馬克斯普朗克我們要感謝這位物理學家,他大約在一個世紀前開創了量子理論。
雖然量子力學通常以盒子裡的死/活貓和幽靈般的粒子遠距離相互交談,其核心是能量的量子化。
換句話說,能量的傳遞並不像流動的水流,而是像沙子一樣,以顆粒或固定數量移動,稱為沙子。量子。
普朗克透過測量振動原子發出的熱輻射來解決這個問題,並確定波的頻率都是他稱為基數的倍數H。
你可以有 h、2h 或 3h,但不能有一半,為我們提供能量的「顆粒」。
該 h 現在稱為普朗克常數,可以乘以波的頻率來確定其總能量。
由於愛因斯坦顯示能量和質量或多或少是同一枚硬幣的兩面,因此普朗克常數也可以用來描述物體的質量。
在過去,單位是基於自然界中常見的一些長度或重量的相當粗略的比較。 例如,英吋的基礎是三顆大麥玉米種子,一磅一度標準化為5,760 粒大麥玉米種子。
由於我們需要更精確的測量,我們需要找到更精細、更一致的通用測量來標準化我們的長度和質量單位。
秒為基礎原子在特定條件下來回擺動所需的時間,和一米現在基於該秒的一小部分時間內真空中光路的長度。
很長一段時間以來,公斤都是與單一參考值比較?大K。 這個由鉑和銥製成的圓柱體被保存在巴黎的一個金庫中,全世界都將其與它的所有公斤進行比較。
儘管如此,原子還是會時不時地脫落,甚至使得這個金塊隨著時間的推移變得不一致。
標準化公斤的一種方法是表達它等於特定的原子數特定元素的。
在2011年, 這國際度量衡委員會正式同意你不能得到比普朗克常數更一致的常數,因此他們根據該常數的測量確定了數學定義應該成為新的公斤。
雖然常數沒有改變,但我們對它的最佳猜測會隨著更多更好的數據而改進。
NIST 使用的基布爾天平基本上是一個手臂上的重物,其線圈位於磁場內。 電流通過線圈會產生另一個推動質量塊的磁場。
研究人員使用特殊方程式測量電流和手臂在有重量和無重量的情況下的運動,從而得出普朗克常數。
NIST 並不是透過更好的平衡來得出新常數,而是透過使用更大的結果庫以及對設備磁場特性的更好理解。
「需要進行三項不確定性低於十億分之五十的實驗,以及一項低於十億分之二十的實驗。但我們有三項實驗的不確定性低於十億分之二十。團隊負責人史蒂芬‧施拉明格說道。
有了這些閃亮的新數字,NIST 希望在 CODATA 明年 11 月推薦新標準時考慮到所有研究後,改進當前的千克定義。
該研究已提交至期刊計量學。