用一种新颖而精确的方法来测量“千克”?

2015年9月 18日

由于确定绝对质量依旧是个难题,直至今日对于“千克”的定义,还只是一块制成于1875年的铂铱合金,一直被保存在法国。而“千克”是最后一个仍然被实体模型定义的物理常数。

纽约大学的Tim Byrnes和路易斯安那州立大学的Jonathan P. Dowling最近发现了一种新的衡量原子质量的方法, 解决了长久以来有关于质量的根本定义问题。

这种新的测算质量的方法利用衡量超冷原子气体内部漩涡或涡流来估计其量子性质。

目前,这种新方法可以准确测量出相对原子质量间的比率。 利用一种叫Pennig Trap的仪器,科学家们甚至可以测量比较出原子之间的重量差异。

 Tim Byrnes 和 Jonathan P. Dowling 的研究显示,通过设想内部带有漩涡的超冷原子气体的位置和速度分布,有可能推断出气体的原子总质量。

气体需要被冷却到极低的温度——比室温低10亿倍——这种情况下一种叫Bose-Einstein冷凝物的新物质形态会形成。即使此时的温度会比外太空的温度还要低,世界上很多实验室依然可以试验。

然而,困难的是,在测量原子的绝对质量时,精确度非常有限。

此项发现仰仗于基本效应与量子霍尔效应的精确校准电阻。这也意味着,此项发现能够引导人类精确地衡量原子质量,从而重新定义“千克”。