Расчистите путь для новой базовой единицы температуры: с 2018 года единица измерения Кельвина больше не будет определяться колеблющейся тройной точкой воды. Вместо этого в основе этой единицы СИ наконец лежит естественная константа: постоянная Больцмана. Это возможно, потому что теперь исследователи смогли определить эту константу с достаточной точностью, используя второй метод измерения. Ничто теперь не стоит на пути нового определения Кельвина.
Изменение единиц измерения: К 2018 году ученые хотят поставить все основные физические единицы на прочную незыблемую основу - природные константы. Это уже достигнуто для единиц метра и секунды, с молем, ампером и килограммом исследователи, по крайней мере, приближаются к требуемой точности при измерении эталонных величин.
От тройной точки к постоянной Больцмана
Единица измерения температуры в Кельвине еще не преобразована в естественную постоянную. Их определение до сих пор основывалось на тройной точке воды. При этой температуре вода находится в твердом, жидком и газообразном состоянии одновременно. Проблема с этим: точная тройная точка зависит от изотопного состава воды и, следовательно, изменчива.
Это должно измениться: с 2018 года постоянная Больцмана k будет естественной константой, на которой основан Кельвин. Он показывает, как тепловая энергия газа и, следовательно, движение частиц газа зависят от температуры. Однако для того, чтобы эту константу можно было принять в качестве эталона для единицы СИ в Кельвине, ее необходимо определить двумя разными методами с погрешностью измерения менее одной миллионной.
Второе измерение успешно
Именно это требование теперь выполнено. Поскольку после того, как ученые уже достигли требуемой точности измерений с помощью так называемого акустического газового термометра, Кристофу Гайзеру и его коллегам из Федерального физико-технического института (PTB) удалось провести второе требуемое измерение.
Для этой цели исследователи ПТБ сконструировали так называемый газовый термометр с диэлектрической проницаемостью. При этом используется тот факт, что благородный газ гелий как так называемый диэлектрик изменяет емкость конденсатора. Таким образом, с помощью электрических измерений вы можете измерить плотность газа и температуру и использовать их для определения постоянной Больцмана.
Расчистите путь для нового Кельвина
Гайзеру и его команде удалось провести измерения с погрешностью менее двух частей на миллион. Это соответствует требованиям международного органа. В сентябре 2017 года «Целевая группа CODATA по фундаментальным константам» определит на этой основе официальное значение постоянной Больцмана k.
Это открывает путь к переопределению Кельвина на основе естественной константы. А осенью 2018 года это может означать: расчистите сцену для нового СИ.