Физики уточнили значение постоянной Планка — Naked Science
6 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
©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.
22 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Компания Loon сворачивает проект по раздаче интернета жителям сельской местности и удаленных регионов. Одна из причин — его высокая стоимость.

22 января
7 минут
Василий Парфенов

Говоря об атмосферном электричестве люди, как правило, подразумевают привычные грозовые либо полумифические шаровые молнии. Однако на большой высоте, над облаками, изредка наблюдаются иные разряды не до конца ясной природы. Специальное оборудование на МКС зафиксировало одно из таких явлений и приблизило ученых к пониманию так называемых ионосферных молний.

10 часов назад
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

10 часов назад
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

22 января
4 минуты
Ольга Иванова

Особенно это касается витаминов D и A, а также холестерина и незаменимых аминокислот. Все эти показатели у детей, которых кормили в соответствии с веганским меню, оказались значительно ниже, чем у малышей, придерживавшихся обычной диеты.

22 января
52 минуты
Александр Березин

Решение Совета по космосу РАН повременить с созданием сверхтяжелой ракеты для полетов на Луну звучит странно. Куда откладывать лунную ракету, когда в США средство полета туда отправится в космос уже в 2022 году? Если присмотреться к ситуации внимательно, все еще хуже. Starship — не просто ракета для полетов к Луне и Марсу, а технологическое решение, которое навсегда перевернет военно-политический баланс на Земле. Попробуем разобраться, откуда у «Роскосмоса» такое нежелание посылать людей в дальний космос и как прорывной проект Илона Маска может оказаться дорогой к настоящей Звезде Смерти.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]

Комментарии

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: