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重新定义千克研究获重要进展

2016.7.28

　　法国巴黎郊区的一座安全库中有一个环境得到控制的房间。屋内3个钟形玻璃罩下放置着一个鸡蛋大小的金属柱体。世界上所有其他物质都以这个所谓的“千克原器”为标准进行度量。

　　不过，它或许很快将从过去127年间掌控的标准制定“宝座”上退位。科学家正试图利用一个自然基本常数定义质量。现在，美国国家标准与技术研究院（NIST）物理学家Stephan Schlamminger带领团队在替代标准千克的道路上到达一个重要里程碑。

　　科学家在一台被称为NIST-4、旨在测量基本物理量——普朗克常数的新机器上进行了首次完整测量。普朗克常数将量子粒子的频率同其能量关联起来，而这又通过爱因斯坦的E=mc2公式和质量联系起来。

　　NIST-4是一架瓦特天平，可将物质的重量和使其保持平衡所需的电磁力进行比较。随后，运行电流通过悬浮在磁场中的线圈时产生的电磁力，可被用于计算普朗克常数。

　　在全球重新定义千克（目前定于2018年进行）前，多个独立的普朗克常数测量值必须相互一致。Schlamminger 表示，NIST-4的首个普朗克常数测量值可能符合这一标准。该团队在美国物理联合会下属《科学仪器评论》杂志上报告了这一数值。它同其他实验的匹配度相对较好，并且不确定性只有十亿分之34。

　　该团队的目标是在明年将不确定性降至十亿分之20。他们认为，可通过更加精确地测量线圈中的电流如何影响磁场在线圈中的位置以及减少测量噪音，实现这一目标。

千克原器普朗克常数标准制定

中国科学报

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