Физики уточнили значение постоянной Планка — Naked Science
03.07.2017
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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
12 часов назад
Мария Азарова

Канадские ученые выяснили, что у больных с коронавирусом значительно повышен уровень белка галектина-9 в плазме крови. Они также обнаружили корреляцию между концентрациями Gal-9 и провоспалительными цитокинами, высвобождение которых приводит к цитокиновому шторму.

Вчера, 17:14
Василий Парфенов

Австралийский математик отправился в путешествие через полмира, чтобы найти и рассмотреть поближе глиняную табличку возрастом почти четыре тысячи лет. Такой труд оказался ненапрасным: он подтвердил подозрения, обнаружив в ней пример самого древнего использования прикладной геометрии. Кроме того, изучение этого вавилонского артефакта помогло прояснить назначение другого, ненамного более молодого образчика древней культуры.

Вчера, 19:16
Илья Ведмеденко

Уже в 2024 году Россия может полностью прекратить эксплуатацию межконтинентальной баллистической ракеты «Тополь». Ее место займет «Ярс».

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

3 августа
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: