«Музыкальное» облако газа - новый способ определения кельвина

Шумное облако газа – теперь самый точный термометр. Кельвин – единица термодинамической температуры, одна из семи фундаментальных единиц Международной системы единиц – может быть переопределен. Сейчас он определяется как 1/273 температуры тройной точки воды (строго определенные значения температуры и давления, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз — в твердом, жидком и газообразном состояниях). Об этом пишет источник www.nanonewsnet.ru.

Другие температуры высчитываются в сравнении с этой тройной точкой, то, чем дальше от нее, чем более неточным оказывается результат.

«Измеряя на 1500°С, не очень-то удобно, прямо скажем, сравнивать с тройной точкой воды», – рассказывает Майкл де Подеста (Michael de Podesta), сотрудник Национальной физической лаборатории (Великобритания).

Международный комитет мер и весов (МКМВ, Париж) предложил переопределить кельвин через постоянную Больцмана, описывающую связь между температурой и энергией. Она будет давать точные значения даже при экстремальных температурах. Самое сложное – найти точное значение самой постоянной, сообщает New Scientist.

Де Подеста и его коллеги наполнили медный сосуд известным заранее объемом аргона. Энергия газа связана со средней скоростью его атомов, которая связана со скоростью звука. Проиграв сквозь сосуд ноты на разных частотах, ученые определили скорость звука в аргоне и энергию его атомов.

Они знали температуру аргона, и поэтому могли перевести результаты измерений энергии в значение для постоянной Больцмана.

Иоахим Фишер (Joachim Fischer), сотрудник немецкого Национального института метрологии, глава рабочей группы МКМВ по переопределению кельвина, заявил, что

предел погрешности в работе де Подеста составил всего 0,71 частей на миллион – это рекордно низкий показатель, в принципе достаточный для официального переопределения понятия кельвина.

Но сначала нужно утрясти некоторые детали. Группа ученых Национальной лаборатории метрологии и тестов (Париж), рассчитали постоянную тем же методом, но пришли к другому показателю. Предел погрешности в парижском исследовании был чуть выше (1,24 частей на миллион), но официально признать новый метод как основу для определения кельвина нельзя, пока не будет найдено объяснение различий в пределе ошибки.

Также переопределение не может осуществиться, пока ученые не пришли к согласию относительно ряда других единиц измерения, привязанных к фундаментальным константам – больше всего споров идет по поводу килограмма.

 «Игра еще не совсем закончена», – заявил Майкл Молдовер (Michael Moldover), сотрудник Национального института стандартов и технологии США, придумавший аргонный метод в 1988 году.

Но сейчас де Подеста требуется отдых. Побить больцмановский рекорд потребовало недюжинных усилий, в том числе для придания сосуда для газа нужной формы, способной вместить требуемый объем.