Лента TH Новости Глобальные вызовы


Ученые переопределили постоянную Планка

∴ 313

Используя современное устройство для измерения массы, исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) произвели более точное измерение постоянной Планка, важной величины в науке.

582

Новое измерение NIST константы Планка предполагает неопределенность массы в размере 13 частей на миллиард. Предыдущее измерение NIST, опубликованное в 2016 году, имело неопределенность в 34 части на миллиард.

В настоящее время килограмм определяется по массе образца платины иридия, хранящегося во Франции. Ученые хотят заменить этот физический артефакт более точным определением для килограмма, основанного на фундаментальных константах природы.

Постоянная Планка позволяет исследователям относить массу к электромагнитной энергии. Чтобы измерить постоянную Планка, NIST использует инструмент, известный как баланс Киббла, первоначально называемый ваттным балансом. Физики широко приняли новое имя в прошлом году в честь покойного британского физика Брайана Киббла, который изобрел технику измерения более 40 лет назад.

Применяя Kibble, NIST использует электромагнитные силы для балансировки массы килограмма. Электромагнитные силы обеспечены катушкой, зажатой между двумя постоянными магнитами. Баланс Kibble имеет два режима работы. В одном режиме электрический ток проходит через катушку, создавая магнитное поле, которое взаимодействует с постоянным магнитным полем и создает давление вверх, чтобы сбалансировать массу килограмма. В другом режиме катушка поднимается с постоянной скоростью. Это восходящее движение индуцирует напряжение в катушке, пропорциональное силе магнитного поля. Измеряя ток, напряжение и скорость катушки, исследователи могут вычислить константу Планка, которая пропорциональна количеству электромагнитной энергии, необходимой для баланса массы. Однако, новый метод является лучшим, по мнению ученых.

Во-первых, у исследователей гораздо больше данных. Новый результат использует измерения за 16 месяцев с декабря 2015 года по апрель 2017 года. Увеличение экспериментальной статистики значительно уменьшило неопределенность в их значении Планка.

Во-вторых, исследователи проверили изменения магнитного поля в обоих режимах работы и обнаружили, что они переоценили влияние магнитного поля катушки на постоянное магнитное поле. Их последующая корректировка в новых измерениях увеличила значение постоянной Планка и уменьшила неопределенность в измерении.

Наконец, исследователи подробно изучили, как скорость движущейся катушки влияет на напряжение.

Следующее измерение постоянной Планка намечено на 2018 год, что добавит больше ясности в глобальные исследования физики.

Филипп Дончев