随着科学重新定义千克质量的量子跃迁

国际2020-02-06 15:58:46
导读 法国塞瓦雷斯(法新社) - 密封在巴黎西部梧桐树林中的公爵之前的公园内,坐落着一个巨大的物体,它决定了世界的重量。

                  
法国塞瓦雷斯(法新社) - 密封在巴黎西部梧桐树林中的公爵之前的公园内,坐落着一个巨大的物体,它决定了世界的重量。

在法国大革命之后的科学和政治动荡的背景下,一小块铂铱合金在近130年间基本上不受干扰地作为世界基准,确切地说是一公斤。公斤的国际原型,或称为“Le Grand K”,因为它是温柔的,它是科学上最神圣的遗物之一,与所有其他重量相比较的类比,以及伴随自由时代的公制系统的图腾,平等和博爱。事实上,它是如此受人尊敬,它自1889年以来仅被称重四次,只有当三个活着的钥匙持有人 - 出于安全原因必须是不同国籍的人 - 转动锁时才能打开它在Pavillion de Breteuil的房间。同时。

然而,它很快就会失业。

本周,来自世界各地的数百名科学家将齐聚凡尔赛宫参加第26届度量衡大会。在那里,姗姗来迟地履行公制系统的“为所有年龄,为所有人”的创始承诺,他们将用一个通用公式取代大K,该公式使用自然的量子定律来定义公斤。“公斤是基于物理对象的最后一个测量单位,”法国国家计量和测试实验室主任托马斯格伦说。“问题在于它有生命,它可能会波动。考虑到我们今天所需的精确程度,这还不够好。“

第二个是什么?

随着公制系统的采用,18世纪后期的科学家们需要编写一个单独的结构,用相似的,可转移的测量单位表示距离,时间,电气过程和质量。他们将一个仪表定义为地球象限的千分之一 - 自然地穿过巴黎。“我们现在回顾并说实际上他们经历的过程相当不错,我们今天不会做得非常不同,”我们测量系统国际托管人BIPM的主管Martin Milton说。

然后使用该仪表来定义质量:然而,称重的立方分米(10cm×10cm×10cm)的水将被称为一公斤。但是,自革命时代以来,科学一直在发展。现在,仪表定义了光在几分之一秒内在真空中传播的距离。第二个本身曾经相对于地球的自转来表达。但是从20世纪60年代开始,正式的时间是铯-133原子晃动9,192,631,770次 - 而不是一次革命。千克不是与单一物理对象的质量相关,而是将来根据普朗克常数定义 - 光的频率可以携带到相同频率的量子能量的比率,或6.626 x 10-34焦耳秒。

正如爱因斯坦用他的等式E = mc2证明的那样,能量与质量有着内在的联系。普朗克常数与两个允许产生电能的量子现象相结合,可用于根据置换它所需的等效机械功率来计算质量。“如果推动质量,你需要的力量取决于质量。而且你可以完全依靠我们的量子常数提供的电力,“米尔顿告诉法新社。这种方法的支持者表示,它将比物理人工制品稳定至少一百万倍,并且将来会有一系列实际应用。“对于很多应用来说,一公斤是一个非常大的质量,”米尔顿说。药物和化学品生产方面的进步意味着药物中的成分越来越多地被测量为微克级,并且越来越精确。“对于你不需要非常精确的马铃薯来说,一公斤的好处,但对于要求苛刻的科学和工业的许多应用来说,它不是合适的重量。新系统具有无限可扩展性。“

国家联合起来

科学家们还将利用凡尔赛峰会改变安培(电流),开尔文(温度)和摩尔(原子)的定义方式,这些都是通过自然界的普遍规律来表达的。米尔顿说,这个决定是一种确保世界永远同意一公斤是什么的方式 - 无论是一袋糖,一升水还是精确的量子比。“我们处在一个人们担心多边主义的动力停止并可能逆转的世界。但在这里,在测量科学方面,各州确实会齐心协力,“他说。至于Le Grand K,它可能已经超过它作为完美千克的实用性,但它对科学的贡献远未结束。米尔顿说:“自1889年以来,它将一直保留在金库中。”“这实际上是一个长期的实验,因为我们将在未来几十年内对其进行权衡,看看它对条件的反应。它仍然是科学感兴趣的对象。“

免责声明:本文由用户上传,如有侵权请联系删除!