Фізики Великобританії провели найбільш точні виміру постійної Больцмана, яка визначає співвідношення між енергією і температурою. Згідно з останніми даними, опублікованими в журналі Metrologia, нове значення становить 1,38065156(98)*10-23 Джоуль на Кельвін. Приписка (98) наприкінці показує похибку вимірювання останніх двох цифр і означає, що похибка становить 0,71 частин на мільйон, тобто майже в два рази менше, ніж раніше.
Це дослідження може радикально змінити наше уявлення про температуру, а також замінити стандартний метод вимірювання, яким ми користуємося більше 50 років.
Так, прийнята в міжнародній системі одиниць температурна шкала не може повністю задовольнити потреби сучасної науки. Розроблена в XIX столітті Вільямом Томсоном (він же знаменитий лорд Кельвін) система вимірювання температури має кілька особливостей. По-перше, найнижча температура тут - це нуль градусів, або абсолютний нуль температури, при якому від речовини вже неможливо отримати теплову енергію.
По-друге, шкала прив'язана до так званої потрійній точці води - значенню температури (273,16 К або 0,01 градуса за Цельсієм), коли можливе одночасне співіснування трьох фаз води - рідкої, газоподібної і твердою.
Вчені давно помітили, що шкала не зовсім ідеальна: чим вище вимірювана температура, тим більше стає похибка вимірювань.
"Коли ваші вимірювання досягають 1500 °C, це, м'яко кажучи, нерозумно відштовхуватися від потрійної точки води", - вважає Майкл де Подеста (Michael de Podesta) з Національної фізичної лабораторії Сполученого Королівства.
Акустичний резонатор - мідний посуд з аргоном, через який в процесі експерименту пропускали звук різної частоти (фото Michael de Podesta/National Physical Laboratory).
Вчений підтримує альтернативну ідею - використовувати для шкали Кельвіна постійну Больцмана, спираючись, таким чином, на енергію частинок. Для цього лікар Подеста разом з колегами провів експеримент, завдяки якому і вдалося скоротити похибку вимірювання цієї константи.
Вчені наповнили мідну посудину (акустичний резонатор) певною кількістю аргону. Енергія газу залежить від середньої швидкості руху його атомів, а та в свою чергу від швидкісті поширення звуку. Програючи звук різної частоти, експериментатори виміряли швидкість проходження звуку через аргон, і таким чином, визначили його енергію атомів.
На жаль, поки міжнародний комітет мір і ваг (International Committee for Weights and Measures) не готовий відмовитися від старого підходу, оскільки ще один аналогічний досвід у прив'язці шкали Кельвіна до постійної Больцмана дав інший результат.
У фахівців Французької національної лабораторії метрології та вимірювання (Laboratoire National de Métrologie et d'histoire Essais) похибка виявилася вищою і склала 1,24 частин на мільйон. Тому, поки фізики не встановлять причину розбіжності, колишня методика залишиться без змін. !zn
Читайте також:
Вчені вирішили перевизначити основні одиниці виміру
Фізики висловили припущення про існування "темних атомів"
Колайдер зафіксував рідкісний розпад часток, "поховавши" теорію нової фізики