阿伏加德罗常数测量研究最新进展

综述了阿伏加德罗常数（N_A）测量研究的最新进展。介绍了目前测N_A准确度较高的方法—X射线晶体密度法,该方法通过测量单晶硅的摩尔质量、宏观密度和晶格常数得到N_A。采用X射线晶体密度法有望实现NA相对测量不确定度达到2×10^-8。分析了当前限制NA测量准确度提高的关键研究内容:单晶硅摩尔质量、硅球直径和表面氧化层厚度的测量。并展望了NA测量未来的工作方向。     

阿伏加德罗常数测定的新进展

准确测定阿伏加德罗常数是实现用原子质量重新定义质量单位kg的有效途径。介绍了阿伏加德罗常数测定的历史、进展和前景。阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界的桥梁,是科学研究的前沿。测定阿伏加德罗常数利用了单晶硅晶体的结构周期性和完整性,促进了原子量精密测量技术、密度精密测量技术、纳米量级精密测量技术以及材料制备和表征技术的发展。     

阿伏加德罗常数测量中单晶硅密度的绝对测量

基于改进型五幅算法,利用压力扫描原理设计出腔长可变式法-珀标准具和柔性铰链微位移平台,实现了标准具腔长和硅球表面与标准具之间的相移测量,建立了一套技术原理新颖、提高潜力较大的相移法精密测长系统.该测量系统对硅球直径的测量准确度优于3 nm,单晶硅密度的测量不确定度达到1×10-7.     

计量学与基本物理常数质量单位千克重新定义的方案(一)

一、引言在目前国际单位制的广泛更新中,有4个基本单位将重新定义,其中千克的重新定义尤为关键。本文比较两个可能方案的优缺点:基于固定普朗克常数值的"电子千克"和基于固定阿伏伽德罗常数值的"原子千克"。千克是质量单位,它等于千克国际原器的质量。这个定义是基于1889年第一届国际计量大会通过的唯一的铂铱圆柱体的定义。虽     

单晶硅球密度的绝对测量

单晶硅球密度的绝对测量是阿伏加德罗常数测量的关键技术。综述了单晶硅球密度测量的最新进展,包括硅球密度测量的技术原理、测量领域、影响因素、测量装置及最佳测量能力等等,分析了硅球密度测量的主要难点和关键技术,预测了相关研究的技术前景及发展趋势。     

新的阿伏伽德罗常数与新的千克定义

用自然常数定义千克是计量工作者２０年来一直探求的目标。随着科学技术的发展与测量水平的提高，原子质量已能够达到１０－８量级的精度水平，这样就使千克的自然化定义并取代千克原器成为可能。本文试图用新的阿伏伽德罗常数尝试新的千克定义并列举了可能的定义实现对象     

计量学与基本物理常数质量单位千克重新定义的方案（二）

在用瓦特天平法测量普朗克常数h的过程中．在天平左盘应用线圈内的电压和电阻测量获得电功率．在天平右盘采用标准砝码的质量获得机械功率，天平平衡时两者相等。为了检验标准砝码质量的稳定度，英国国家物理实验室（NPL）采用不同材料和不同质量的圆柱体砝码进行实验。     

新型原子钟有望重新定义“千克”单位

科学家测出了单个原子的物质波振荡频率,并以此为基础,构建了一台与原子质量相关的原子钟。这一进展或许能够用一种可重复的方式,更加精确地重新定义"千克"这一质量单位。我们使用的大多数单位,都是以精密的微观测量为基础的——比如1秒钟的时间长度,就是用特定原子的某种规则振荡来定义的。唯一的例外是质     

能量天平研究进展

能量天平法已在中国计量科学研究院开展了几年的研究。研究的目的与功率天平法是一致的,即通过测量普朗克常数来建立质量量子基准,但具体方法不同。2010年以来该项研究取得一定进展。例如对于直流互感量测量这一关键问题,已研究出一种新的方波补偿方法,测量不确定度达到10^-7量级（k=1）。还研发了一种涡流传感器,可更准确地对可动线圈定位。线圈系统的准直问题也得到进展,研制了一种油阻尼器,大大减小了由于天平基础振动和线圈加热上升气流引起的线圈抖动。这些措施改善了线圈位置及互感测量的不确定度。测量普朗克常数h的最新结果为6626104(59)×10^-34J·s,综合的相对不确定度为8.9×10^-6（k=1）。对所遇到的困难和进一步的改进措施也在文中进行了讨论。     

计量学与基本物理常数 阿伏伽德罗常数测量的进展与突破

一、引言CODATA是"国际科学技术数据委员会"的简称,成立于1966年,是"国际科学联合会"(ICSU)的国际学科之间的委员会。它的任务是力图提高数据的品质、可靠性,改善处理、使用以及检查方法,这些数据对科学和技术是有重要意义的。1966年,CODATA成立了基本常数任务组,目的是定期提供基于所有有关的有用数据的物理和化学的基本常数和转换因子的自洽国际推荐值。该组织自1973年发表第一次国际推荐值开始,以后约10余年间隔发表一次新的数据,代替前一次的国际推荐值。     

关于修改“物质的量”,“摩尔”及阿伏伽德罗常数的定义和符号的建议

建议在ＳＩ中,将“物质的量”改为“物质微粒量”,它的符号仍用ｎ,量纲仍为Ｎ。将“摩尔”改为“阿伏伽德罗”,它的符号用Ａｖ。阿伏伽德罗常数的定义修改为“０．０１２ｋｇ碳—１２的原子数目,或１Ａｖ物质微粒的数目”,它的符号采用ＮＡ,而不用Ｌ。     

SI基本单位量子化重新定义及其意义

第26届国际计量大会(CGPM 2018)表决通过了国际单位制(SI)中7个基本单位的重新定义,其中千克、安培、开尔文和摩尔的定义基于新的物理概念,米、秒和坎德拉的定义表述进行了重新修订;运用自然法则创建测量规则,自此,新修订后的SI基本单位的定义来自一组定义常数,实现了量子化定义。新SI更具有稳定性和普适性,新SI的实现为各国计量领域将带来机遇与挑战。     

Details of the 1998 Watt Balance Experiment Determining the Planck Constant

The National Institute of Standards and Technology (NIST) watt balance experiment completed a determination of Planck constant in 1998 with a relative standard uncertainty of 87 × 10⁻⁹ (k = 1), concurrently with an upper limit on the drift rate of the SI kilogram mass standard. A number of other fundamental physical constants with uncertainties dominated by this result are also calculated. This paper focuses on the details of the balance apparatus, the measurement and control procedures, and the reference calibrations. The alignment procedures are also described, as is a novel mutual inductance measurement procedure. The analysis summary discusses the data noise sources and estimates for the Type B uncertainty contributions to the uncertainty budget. Much of this detail, some historical progression, and a few recent findings have not been included in previous papers reporting the results of this experiment.     

Proposed Changes to the SI: A Glimpse into the Future

Recent proposals to fundamentally change the international system of units (SI) have generated considerable debate and are now being seriously considered by international committees. These proposals have a common theme—to exactly fix the values of a set of fundamental physical constants and to then base the SI units with respect to these invariant constants. This article will summarize the proposed changes and outline how national standards institutes would typically realize the SI units within the new system. The expected benefits and drawbacks of these changes will be summarized as they pertain to measurement science and fundamental constants. The official positions of different metrological communities as well as possible time schedules and the approval process that must be followed to implement such changes to the SI will be outlined.     

普朗克常数精密测量的历史和现状

普朗克常数是量子世界和可观测量子效应的基本标志。作为物理学中基本物理常数之一,它的精确测定对于质量计量的物理基准建立、量子效应精密测量及早期宇宙大爆炸物理特性研究等都有重要意义。经过一百多年来各种间接和直接方法测量,普朗克常数的精确值2019年才被定义。系统地回顾了这一历史进程,并展望普朗克常数精密测量领域的未来发展。     

基于光子能量测定的普朗克常数直接测量法

普朗克常数是物理学中的最小作用量子,是区分经典物理和量子物理的重要标志.因此,这一基本物理常数的精确测量,不管是对物质世界本源的理解、各种量子效应的实验观测,还是质量单位的重新定义都非常重要.普朗克常数的精密测量经历了 120多年的发展历史,建立了多种间接或直接的测量方法,直到2019年才给出其精确值.但相对于时间(或...     

基本电荷量常数定值综述

综述电磁学基本单位和电荷量测定的历史,解释基本电荷量成为国际单位制成员之一的意义。库仑定律和安培定律是联系电磁学与机械力学的桥梁,由两个定律分别发展出绝对静电单位制和绝对电磁单位制。实用单位制的出现,使电磁学形成了独立的单位体系,为了与机械功率等效,选择了电流作为基本量,规定真空磁导率。密立根油滴实验是仅有的测定基本电荷量的实验,因为准确度较低,电荷量的溯源体系一直未出现。基本电荷量值的确定,不是依赖约瑟夫森常数KJ和冯·克里青常数RK,而是在普朗克常数被确定后,由精细结构常数公式计算出来的。基本电荷量被确定后,真空磁导率的角色发生了根本变化,在安培定律公式中发挥着平衡电磁学和力学单位的作用。     

Hysteresis and Related Error Mechanisms in the NIST Watt Balance Experiment

The NIST watt balance experiment is being completely rebuilt after its 1998 determination of the Planck constant. That measurement yielded a result with an approximately 1×10⁻⁷ relative standard uncertainty. Because the goal of the new incarnation of the experiment is a ten-fold decrease in uncertainty, it has been necessary to reexamine many sources of systematic error. Hysteresis effects account for a substantial portion of the projected uncertainty budget. They arise from mechanical, magnetic, and thermal sources. The new experiment incorporates several improvements in the apparatus to address these issues, including stiffer components for transferring the mass standard on and off the balance, better servo control of the balance, better pivot materials, and the incorporation of erasing techniques into the mass transfer servo system. We have carried out a series of tests of hysteresis sources on a separate system, and apply their results to the watt apparatus. The studies presented here suggest that our improvements can be expected to reduce hysteresis signals by at least a factor of 10—perhaps as much as a factor of 50—over the 1998 experiment.