定义“千克”新思路
2014-11-27
中学生天地·高中学习版 2014年11期
1千克究竟有多重?“国际千克原器”说了算!
国际千克原器是一个高39毫米、底面直径也为39毫米的圆柱体,由铂铱合金制成,其中铂含量占90%,铱含量占10%。作为极其重要的质量基准,从1889年以来,它一直被保存在法国巴黎国际计量局。专家们用三层玻璃将它罩好,最外一层玻璃罩里还抽成半真空,以防空气和杂质进入。国际千克原器还有几十个复制品,存放在不同国家,作为国家基准。
时光流逝,问题逐渐显现出来。2013年1月初,德国《计量学》杂志刊载研究报告称,表面上日积月累的污垢使国际千克原器增重了数十微克,这样就影响到了所有与千克有关联的单位,如能量单位、力学单位等。一个全世界都要依靠它来确定质量标准的实体,它的质量发生变化,实在不是一件好事。
有没有什么方法可以更为精准地定义“千克”,使之不受外界环境变化的影响呢?
目前,我们使用的大多数单位都不是采用实物定义,而是以精密的微观测量为基础定义的,比如1秒钟,是用特定原子的某种规则振荡来定义的;1米,是用光在真空中299792458分之一秒内旅行的距离来定义的。那么千克是否也能用类似的思路来定义呢?如果我们知道某个合适的单个粒子的质量,是不是就能够用诸如“多少个某粒子的质量”来定义千克呢?
但是,微小物质质量的测量从来不是一件简单的事情。美国加利福尼亚大学伯克利分校的博士后研究员蓝劭宇(Shau?鄄Yu Lan)和他的同事们提供了一种想法。
根据量子物理学,每种粒子都按照一个特定的、正比于它们质量的频率振荡,这种频率被称为康普顿频率。……
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