见证历史:国际单位制进入“量子时代”

作者: 戚译引

来源: 科研圈

发布日期: 2018-11-17 12:21:14

第26届国际度量衡大会重新定义了千克、安培、开尔文和摩尔,新定义以普朗克常数为基准,标志着有100多年历史的国际千克原器“大K”即将退出舞台。新的千克定义将以普朗克常数为基准,普朗克常数代表了量子物理中“一份”能量的大小。

国际单位制进入“量子时代”,这是国际单位制于1960年正式公布以来最大的一次调整。11月16日,第26届国际度量衡大会经过60个成员国代表的投票表决,重新定义了千克、安培、开尔文和摩尔。新定义以普朗克常数为基准,标志着有100多年历史的国际千克原器“大K”即将退出舞台。新的千克定义将以普朗克常数为基准,普朗克常数代表了量子物理中“一份”能量的大小。

在实际操作中,基布尔秤是连接量子世界与宏观尺度的“任意门”。基布尔秤是一种极其复杂的装置,它的秤盘底部安装了线圈,下方是超导电磁铁,有两种不同的工作模式。在“称量模式”,电流通过线圈,产生的感应磁场与下方的磁体互斥,托起秤盘上的物体,这时就可以通过测量相关参数,算出物体的重量。而在“速度模式”,秤盘上不放物体,电机牵引秤盘在磁场中匀速上升,在线圈中产生一个感应电压。

新的千克定义解释起来可能有些复杂。根据最新测量结果,普朗克常数h = 6.62607015 × 10−34 kg m2 s−1,即 1kg = h / 6.62607015 × 10−34 m-2 s。

将其中的米(m)和秒(s)分别用光速c和铯133原子共振频率∆νCs定义:光速c = 299792458 m s−1,因此1m = 1/ 299792458 c·s;铯133原子共振频率∆νCs = 9192631770 Hz,即 1s = 9192631770 / ∆νCs;代入前面的公式,得到了新的千克定义。

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