Физики уточнили значение постоянной Планка — Naked Science
03.07.2017
7 минут
Редакция

Физики уточнили значение постоянной Планка

Американские физики получили наиболее точное на сегодняшний день значение постоянной Планка со стандартным отклонением 13 частей на миллиард.

dd

Постоянная Планка (h) — коэффициент, который связывает величину энергии кванта любой линейной колебательной физической системы с ее частотой. Первоначально константа применялась к закономерностям, характерным для электромагнитного излучения, и сейчас широко используется в квантовой механике, например при оценке момента импульса и фазы колебаний, а также в определении планковских единиц, включая метр и секунду. В 2011 году участники Генеральной конференции по мерам и весам приняли резолюцию о ревизии Международной системы единиц СИ с помощью уточнения постоянной Планка. Согласно проекту, к 2018 году ученые должны представить наиболее достоверные результаты измерений контанты.

 

Инициатива предполагает новое определение четырех единиц: килограмма, ампера, кельвина и моль. Самое точное значение числа Авогадро, необходимое для работы с последним, было получено в 2015 году. Оценка постоянной Планка, в свою очередь, важна для переосмысления килограмма. Сейчас эта единица массы определяется через платиново-иридиевый эталон — цилиндр, который был изготовлен в 1879 году и хранится в Международном бюро мер и весов. Чтобы детализировать константу и уменьшить ее зависимость от прототипа, специалисты из Национального института стандартов и технологий (NIST) США, Национальной физической лаборатории (NPL) Великобритании и других стран проводят эксперименты с ватт-весами.

 

Конструкция ватт-весов NIST-4 / ©L. S. Chao et al., CPEM, 2014

 

Технология ватт-весов была предложена британским физиком Брайаном Кибблом (Bryan Kibble) в 1975 году. Установка работает так. Через токопроводящую катушку, расположенную между двумя постоянными магнитами, пропускают электричество, в результате чего возникает магнитное поле, взаимодействующее с постоянным полем магнитов. Затем с поправкой на гравитационное ускорение рассчитывается электромагнитная энергия, необходимая для уравновешивания груза массой, кратной стандартному килограмму. Постоянная Планка пропорциональна количеству этой энергии. Варьируя напряжение, ученые также могут проследить динамику величины исходя из скорости вращения колебательного контура.

 

В 2016 году американские исследователи с помощью ватт-весов NIST-4 получили постоянную Планка с относительным стандартным отклонением не более 34 частей на миллиард (34×10-9): 6,62 606 983×10-34 джоуль-секунды. В новой статье авторы обобщили итоги более чем 10 тысяч экспериментов, проведенных с 2015 по 2017 годы, сократив стандартное отклонение до 13 частей на миллиард (13×10-9). Уточненное значение постоянной Планка составило 6,626 069 934 (89)×10-34 джоуль-секунды. Помимо накопления большого объема статистических данных, увеличить достоверность измерений позволили грузы разной массы (0,5–2 килограмма), а также изменения скорости катушки (0,5–2 миллиметра в секунду).

 

По словам ученых, показатели, полученные с помощью разных режимов работы ватт-весов, неидентичны, но хорошо согласуются между собой, относительное стандартное отклонение соответствует рекомендациям Комитета по данным для науки и техники (CODATA) — не более 20 частей на миллиард (20×10-9). Переопределить единицы СИ с учетом уточненной постоянной Планка планируется в ноябре следующего года. Расчетная величина килограмма будет сравниваться с новым физическим эталоном — сферой из высокочистого кремния-28.

 

Подробности работы представлены в журнале Metrologia.

 

О других физических константах читайте в нашем материале.

Позавчера, 19:17
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

Вчера, 10:27
24 минуты
Редакция

Конспирологические теории давно вышли за пределы камерных форумов в Сети и разговоров на кухнях – сегодня о них можно прочитать в газетах и услышать по ТВ. Их сторонники считают, что Земля плоская, первые лица государств – инопланетяне-рептилоиды, а ВИЧ выдумали фармакологические компании. Разберемся, какие особенности нашего восприятия делают конспирологию такой привлекательной и может ли вера в мировой заговор нанести реальный ущерб.

Позавчера, 15:22
2 минуты
Илья Ведмеденко

Житель штата Флорида Кельман Ричес погиб во время полета на реактивном ранце.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

Позавчера, 19:17
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

4 декабря
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению информаторов Центрального разведывательного управления США, СССР мог располагать огромным танком массой в 120 тонн.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: