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  • 所述公斤的新定义,如沃尔夫冈·克特勒解释,相当于一个指定数目的光子(光的颗粒),这可能被截留在之间的空腔的反射镜,如在右侧看到的质量,使它们能够被测量在一个标准尺度。

    所述公斤的新定义,如沃尔夫冈·克特勒解释,相当于一个指定数目的光子(光的颗粒),这可能被截留在之间的空腔的反射镜,如在右侧看到的质量,使它们能够被测量在一个标准尺度。

    插图由阿兰贾米森,MIT

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基洛已经死了。万岁公斤!

illustration of a dead kilogram

保存在巴黎郊外一个保管库中的老神器不再是千克的标准。现在,大自然本身提供的定义。


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130年来,圆筒由铂铱合金制成,并保存在巴黎郊区被称为圣云已经公斤的官方定义,国际上公认的质量的基本单位。这将改变,但一劳永逸5月20日,当第一次所有的测量的基本单位将在原子物理特性和关键的常量,而不是特定的,人为对象的形式正式确定。

其上的物理标准的其他对象的基础,标准米:比如,已经更换年前,但公斤 - 通常被称为千短 - 原来是一个更难单元的绝对值来定义。物理学家和工程师们一直然而受挫,基于单个物理对象的单位的不可避免的不精确性。

尽管最大的注意事项,每一个标准被处理公斤的时间 - 例如,将其与另一个单元然后可以用来校准仪器 - 它会提供一些线索原子和它的质量会略有改变。 ITS过一生,这个标准估计已经失去公斤大约50微克。需要一种更好的方式。

现在代替在单个位置的金属业主疙瘩,一公斤是通过固定称为普朗克常数性质的一个基本恒定的数值来定义。涉及的光子频率到其的恒定能量ESTA,并且由字母H表示。它现在定义为6.62607015×10-34 每秒钟平方米公斤,从而限定公斤排在第二和仪表的条款。因为第二和仪表的完全物理常数的术语已定义的,公斤,现在只定义在同样的基本物理常数项。

有些人会发现这个新的定义复杂,难以理解,但沃尔夫冈·克特勒,一个诺贝尔奖得主和约翰·d。在bt365手机app物理学教授麦克阿瑟不这么认为。 “从概念上讲,定义很简单,”我说。

这凯特勒指出一公斤相当于对粒子的确切数量质量的新定义 - 一个非常大量的粒子。根据他的制剂,它是1.4755214×1040 光子特别的波长的(光粒子),其可用于铯原子钟的原子使用。

不,这是不完全的东西你的屠夫能的规模来衡量出地面1公斤牛肉的地方,但它是什么,科学家和在世界各地的工程师 - 其他星球上,甚至外星人 - 可以精确匹配,而不必再携带扩展到巴黎去检查一下。

凯特勒多见于测量标准的重要ESTA转变为一个可教时刻,一个机会阐述一下一些基本的原则,给广大观众。 “理想情况下,每一个高中老师会告诉他或她的理科类这个历史性的变化,”我:建议。

为了纪念官方变化,这在世界计量日发生时,5月20日之际,凯特勒将交付 一场讲座 在下午4点的新标准那一天,在bt365手机app的亨廷顿厅,10-250室,在那里我将解释背后公斤的两个新的定义和其测量技术的概念。

说明其他的基本单元具有通过如何定义的基本物理常数去过有点更简单比它为千:第二,例如,被定义为铯的原子的振动的特定号码。仪,不再在圣云金属,现在被定义为距离杆,在特定的时间间隔,第二的即1/299792458光行进(在真空中)。

通过光子的质量定义公斤要解决光子以光的速度不断呼啸回避的事实 - 毕竟,他们是光 - 所以让他们仍坐在一个天平是不可能的。取而代之的是,它们可以捕获一对反射镜,其形成,保持它们所限制的“光学谐振腔”的关系。那么,腔及其被困光子可以在天平上放置并进行测量。一个空的腔体和一个相同的一个完整的光子之间的差异因此提供光子本身的质量。所以这是衡量背后一公斤的新定义根据概念。 

然而,收集1040 光子 - 这是40个零1有了它后 - 是不实际的,所以测量由相反小得多的数目,然后按比例增加一步一步。 “你怎么数到1040?好了,你不能,“凯特勒说。 “不过,你可以通过使用多个步骤来做到。”

解释必须通过类比的钱ESTA过程:“如果你赢了一百万美元,并且在支付几分钱,你不想来算便士。你会先交换便士到美元的钞票,然后一美元的钞票到100张美元的钞票,然后就指望他们。“

本质上这是用来测量质量的原则,我说。 “在计量,类似的东西是由铯原子的原子时钟频率比较高得多的原子频率来完成。然后用这个来衡量一个电子或原子质量的频率,然后才开始计数,“我说。

在实践中,有两种方法可以非常准确地测量目前已知的这类群众。这些被称为粗磨食物平衡和单晶硅球体。这两种技术都在世界各地的实验室,现在可以使用提供质量和重量测量所需的标准,没有在某些中央存储库以后再有他们的测量关联与特定的物理对象。

更重要的是,现在这些单位在绝对意义上定义,只要更好的测量技术的开发,这些测量的精度将提高相应增加,而不需要重新审视的基本定义。

新的定义有很大的权力,凯特勒说,因为“每一个新的方法来计算光子或原子或测量频率将进一步提高质量增加的测量,因为质量不再连接到一个不精确的,人为的假象。”


主题: 物理, 数学, 科学学院, 特别活动和演讲嘉宾

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