В то время как воздействие такого успеха не немедленно очевидно, измерение могло коренным образом изменить способ, которым мы определяем температуру, заменяя стандартный метод, который использовался больше 50 лет.Новое измерение 1.380 651 56 (98)? 10− K&minus на 23 Дж; 1, где (98) шоу неуверенность в последних двух цифрах, которая составляет неуверенность в 0,7 частях за миллион – почти половина предыдущей самой низкой неуверенности.
Результат был издан сегодня, 11 июля, в журнале Metrologia by IOP Publishing от имени Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).Ученые в настоящее время определяют kelvin и степень использование Цельсия температуры тройного пункта воды – пункт, в котором жидкая вода, твердый лед и водяной пар могут все существовать в равновесии.
Эта ‘стандартная температура’ была определена как 273.16 K точно. Измерения температуры, которые мы делаем в повседневной жизни, являются оценкой того, насколько более горячий или более холодный объект сравнивается с этой стоимостью.
Поскольку измерения температуры должны быть сделаны с увеличивающейся точностью через широкий спектр дисциплин, фиксируя одну температуру, поскольку стандарт становится проблематичным, особенно когда Вы измеряете чрезвычайно горячие или низкие температуры.Победите автора исследования, доктора Майкла де Подету, сказал: еще дальше каждый имеет размеры от температуры тройного пункта воды, тяжелее это добирается, чтобы точно определить отношение точно, насколько более горячий или более холодный температура, чем стандартная температура. Это добавляет неуверенность к измерениям температуры сверху нормальных практических трудностей."Решение состоит в том, чтобы пересмотреть kelvin использование фиксированной константы природы, когда метр переместился от физического куска металла к длине пути, поехавшего при свете в вакууме по конкретному количеству наносекунд.
Предложенный метод должен использовать Постоянную Больцмана, которая является мерой отношений между кинетической энергией молекул и температурой.«Это захватывающее, который мы разработали, как измерить температуру задолго до того, как мы знали, какова температура на самом деле была. Теперь мы понимаем, что температура объекта связана с энергией движения ее учредительных атомов и молекул. Когда Вы касаетесь объекта, и чувствует себя ‘жарким’, Вы буквально ощущаете ‘гудение’ атомных колебаний.
Новое определение непосредственно связывает единицу температуры к этой основной физической действительности», продолжал де Подета.В этом исследовании исследователи, в сотрудничестве с Университетом Крэнфилда и Scottish Universities Environmental Research Centre (SUERC), использовали акустическую термометрию, чтобы сделать измерение, строя акустический резонатор и делая удивительно точные измерения скорости звука в газе аргона.Исследователи сначала охладили резонатор к температуре тройного пункта воды, таким образом, они знали температуру точно в текущем определении и заполнили его газом аргона, которому оценила его изотопическую чистоту команда SUERC.
Тогда они использовали скорость звукового измерения, чтобы вычислить среднюю скорость молекул аргона и следовательно среднюю сумму кинетической энергии, которую они имели – от этого они смогли вычислить Постоянную Больцмана с чрезвычайно высокой точностью.Чтобы достигнуть этой высокой точности, исследователи также должны были измерить радиус резонатора с высокой точностью.
Команда в Университете Крэнфилда использовала одно-кристаллический инструмент обработки алмазным инструментом, чтобы произвести четыре медных полушария. Лучшая пара, когда соединено, сформировала трехмерным образом эллипсоидальный резонатор, который был правильной формой к в тысячном из миллиметра. Радиус был тогда вычислен, используя определенные частоты, на которых длина волны микроволновых печей точно вписалась в резонатор, и был измерен с полной неуверенностью 11,7 нм, которая является толщиной приблизительно 600 атомов.
«Этот эксперимент был волнующим, и после шести лет, мы истощены. Каждый аспект эксперимента потребовал науки подталкивания и разработки до предела. В этом виде работы мы должны постоянно волноваться обо всех вещах, которые могли бы пойти не так, как надо, и как они могли бы затронуть результаты.
Мы надеемся волноваться немного меньше и продолжить эксплуатацию части новой технологии, которую мы изобрели в ходе проекта», продолжал де Подета.