量子计量基准与基本物理常数

文章讲述了计量基准从实物基准到量子计量基准的发展过程，论述了基本物理常数的精密测定与量子计量基准的关系。指出了新一代量子计量基准的特点是基于微观物理学的规律，并设法把计量单位的定义与基本物理常数相联系。     

长度单位米的两代量子基准比较

建立复现准确度高、长期稳定、具有普适性的量子基准是计量学在新世纪的新追求。长度单位米的计量基准随着计量科学技术的发展,经历了由实物基准——氪-86光波长度基准（米的第一代量子基准）——与基本物理常数相联系的633nm氦氖激光波长基准（米的第二代量子基准）的变革过程。米的两代量子基准各有特点,从不同角度加以比较是一件很有意义的工作。     

磁感应强度基准技术评述

从不确定度和应用情况等方面介绍了当前磁感应强度量值单位的几类基准,包括基于计算线圈的实物基准、基于核磁共振原理的量子基准和基于质子旋磁比的基本物理常数基准。量子精密测量领域近年来发展迅速,出现了比传统核磁共振基准的准确度更高的原子磁共振量子基准、可以进一步拓展核磁共振基准的量值下限的超导-核磁共振技术等新进展。重点评述了现有的磁感应强度的量子基准,并介绍了一些有望进一步拓展磁学计量前沿的新进展。     

计量科学在创新中不断发展——用基本物理常数定义计量单位是国际发展的新方向

在国际计量单位制（SI）的发展中,经历了实物基准和自然基准两个发展阶段。目前,自然基准（量子基准）发展很快,在七个基本物理量中,除了物质单位＂摩尔＂（国际上未建立基准外）、质量＂千克＂（公斤）是实物基准外,其它如长度＂米＂、     

量子基准与基本物理常数

从二十世纪六十年代起，计量基准已逐步从“实物基准”过渡到“量子基准”时代，即用一些特定的原子系统中的量子效应来定义单位的量值，其准确度和稳定性均大大超过实物基准。但这样的量子基准还有其局限性，因此从八十年代起，人们又不断探讨另一种更好的方法，即用基本物理常数来作为计量基准，这样不仅有极高的准确度和稳定性，而且普适性极强。但这些工作难度非常大，还需长时间的艰苦实践。     

当代计量科学发展的新趋势

回顾了计量科学在日常生活和科学研究方面的重要性,指出以实物计量基准建立的计量单位制存在的问题.分析了以基本物理常数(真空光速值c0,元电荷e,普朗克常数h,波尔兹曼常数kB和阿伏加德罗常数NA)和原子的物理特性(约瑟夫森效应和量子霍尔效应)进行计量基本单位量子化研究的重要性和紧迫性.介绍了长度、质量、电学量、温度和时间等计量基本单位量子化研究的新趋势.简单介绍了欧盟计量科学研究计划新动向.     

普朗克常数h测定与质量量子基准的最新研究进展

借助基本物理常数来定义新的国际单位制一直是国际计量界研究的热点,其中对于普朗克常数h的测量,出现过电流天平方案、电压天平方案、超导磁悬浮方案、功率天平方案和能量天平方案等多种电学方案。一旦普朗克常数h被精确测定,则可以用其来定义新的质量单位,实现质量基准的量子化。详细比较了现阶段各国应用电学方法测量普朗克常数h方案的原理、装置和进展,对将来普朗克常数h的精确测量以及质量量子基准的发展趋势进行了预测。     

计量基本单位与基准

介绍了计量基本单位及其定义、计量单位基准和基准的发展趋势。     

实现质量量子基准的两种途径

基于基本物理常数定义新的国际单位制成为21世纪国际计量界研究的热点,然而目前一些常数的测定 尚未达到所需的不确定度范围。质量量子标准研究更是目前计量领域研究的重点和难点。经过30多年的发展, 硅球法和功率天平法取得了重大进展,但目前发表的测量结果之间尚存在10^-7量级的偏差。通过详细比较各国实 现质量量子基准的两种途径,指出无论是依靠普朗克常数&还是阿佛伽德罗常数,在现阶段,取代国际千克原器尚有很长的一段路需要摸索。     

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。     

电磁计量学研究进展评述

2019年5月20日,国际单位制(SI)实现了7个基本单位均以基本物理常数为基准,计量体系迎来“计量单位量子化”和“量值传递扁平化”重大变革。电磁计量在计量学领域中占据极为重要的地位,开展电磁计量研究对保持我国量值传递先进性、促进计量学新发展具有重要意义。介绍了电磁计量的基本特性,综述了其在量子标准及芯片、能量天平、交流电量计量、交流阻抗及比率计量、高压计量、磁参量计量等方面的国内外发展现状,对电磁计量科学技术的发展趋势进行了展望。     

真空计量的现状及发展趋势

介绍了真空计量、真空计量标准、真空测量与校准技术、空间真空测量等方面的内容.基于真空计量的现状,提出了真空计量的发展趋势.     

生物计量及其在检验检疫中的应用研究

随着现代生物技术的发展和国际贸易的加剧,以生物检测标准和基准比对等为基础的生物计量和相关技术成为提高国际贸易有效性和安全性的重要手段.文章综述了生物计量的国内外研究进展,同时阐述了生物计量的意义、定义、存在的问题和应用范围,提出了生物计量今后发展的方向.     

纳米校准与测试——基于纳米测量机的试验性研究

主要介绍了基于纳米测量机的高阶梯差台阶标准样板和深沟槽深度标准样板计量测试和校准工作研究,包括在NMM上对两种标准样板进行计量测试和校准、在NMM上安装不同的探测传感器时纳米级深度标准样板和台阶高度样板的校准比较、以及在研航空基金项目"在NMM上实现小型非球面的坐标扫描轮廓测量方法".     

Fundamental physical constants and systems of units for physical quantities

Fundamental questions of contemporary metrology connected with redefinition of the basic units of physical quantities are discussed. Some new definitions of the kilogram, ampere, Kelvin, and mole are suggested and their consequences are analysed. The possibility of fixing some fundamental physical constants at the level of accuracy contemporary for 2011 is considered. Alongside the practical system of units, use of a fundamental (theoretical) system is proposed. The importance is noted of considering possible variations of physical constants for a fundamental system of units, whereas in practical metrology these variations are not currently essential. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 1, pp. 3–7, January, 2007.     

Need to update the metrological paradigm

It is shown to be necessary to increase the precision of the definition of the initial propositions of metrology utilizing the contemporary theory of measurement scales. A field of applied metrology is identified which fundamentally fails to be included by the international system (SI) of units. The functions of measurement standards, measuring transducers, and comparators are defined more precisely. Evidence is given of the strong desirability of updating the State and international normative documents on metrology. Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 8, pp. 15–21, August, 1998.     

对计量内涵及其发展重点的思考

针对当前计量工作存在滞后于产业发展、与产业需求脱节的问题,从计量的基本理论、历史沿革和应用实践出发,通过分析计量的内涵、计量与测量的关系,并结合现阶段计量体系架构和实际工作开展情况,探讨计量工作在管理、技术和理念等方面存在的问题,聚焦测量需求、测量过程、测量标准、测量结果等测量体系组成要素,提出计量与产业融合发展的切入点,为当前质量强国、数字强国背景下充分发挥计量作用提供参考。     

计量与数理的关系及分形维应用研究

在重点综述数学中抽象空间、物理学中能观测量和计量单位或单位制的相互关系基础上,探索并整理出各学科共同依赖的某些基本准则或公理,以便建立一个较为完整的广义科学框架或系统描绘现存的学科基石.在此基础上,为提供现有科学新的分类和启迪新的科学研究方法和探索自然奥秘提供新的综合手段达到抛砖引玉的目的.除此以外,作为近代数学对较复杂事物计量分析的应用例,提出微观粒子的太极模型分形维.     

化学计量建立计量标准有关问题的探讨

探讨了化学计量建立计量标准的有关问题，并提出了自己的建议。