【量子霍爾確認有助於定義公斤】

江南布衣

【量子霍爾確認有助於定義公斤】

 

公斤目前在巴黎的金屬一次性定義-但現在，在英國，法國和瑞典的研究人員已經證實了的界定標準的基礎上的基本常數的新方法的關鍵假設。

 

具體來說，他們已經表明，在半導體和石墨烯的量子霍爾電阻測量是相同的-11到8.6 × 10的相對不確定性 。

 

這種抵抗是普朗克常數的比例（ H）平方米電荷（e）條，可用於定義千克 。

 

公斤的標準是由鉑和銥，是設在巴黎的國際度量衡（BIPM）局。

 

在過去的60年裡，這一公斤的幾個完全相同的副本比較表明，它的質量是變化。

 

因此，科學家們一直在尋找一種新的方式，只用基本常數來定義千克。

 

試圖做到這一點，最常用的方法是用“瓦特平衡”，這比較與電磁力的一個對象的重量。

 

這種平衡工作小時 / E 2的比率是用來衡量材料獨立的假設。

 

瓦平衡使用這個比例與量子霍爾電阻的測量術語來定義千克 h 。

 

沙僧電子

霍爾效應是跨越一個金屬板的相反面的外觀的電壓，當電流通過沿其長度。

 

效果需要一個磁場垂直的表的存在。

 

磁場使運動的電子對一個面漂移交叉的金屬板材。

 

通常情況下，電子漂移的傾向取決於因素，如材料和厚度的板材中的電子密度。

 

量子霍爾效應，發生在如此之薄，他們似乎2D電子表 。

 

如果這樣的表是非常低的溫度和強磁場的，謹慎的價值觀，似乎是獨立於所使用的材料是量子化的霍爾電壓 。

 

量子霍爾效應，發生在如此之薄，他們似乎2D電子表。

 

如果這樣的表是非常低的溫度和強磁場的，謹慎的價值觀，似乎是獨立於所使用的材料是量子化的霍爾電壓。

 

霍爾電阻霍爾電壓與通過導體的電流運行時相比，簡直是h/Ne2，N為一個整數。

 

據國家物理實驗室（NPL）在英國特丁頓，揚森 JT，沒有理論來解釋為什麼這應該是的，但是，所有的實驗到目前為止同意這種量子霍爾電阻的普遍價值。

 

如果重新定義公斤休息的量子霍爾效應，然後在這些實驗中的不確定性必須非常嚴格。

 

直接比較

詹森和他的同事的不良貸款，查默斯大學和瑞典林雪平大學，大學在英國和國際計量局的蘭開斯特作出了兩個非常不同的材料的量子霍爾效應的直接比較。

 

這是一個砷化鎵半導體摻雜產生的電子二維圖紙，和石墨 - 這是一個單層碳原子。

 

以前的實驗已證實，兩個半導體表現出相同的量子霍爾效應，但這種新的工作，是第一個直接比較兩種材料的電子性質非常不同。

 

雖然傳導電子在砷化鎵喜歡有質量的粒子的行為，在石墨烯的電子像無質量的光子。

 

研究人員使用一個標準的設置比較霍爾電阻溫度在絕對零度的情侶舉行了兩次樣本。

 

發送相同的電流通過樣品的霍爾電壓。

 

要看看是否這些電壓是不同的的，另一個電路連接一個極為敏感的電流檢測兩個樣品的兩側。

 

沒有電流進行了測量，這意味著整個樣品的電壓是相同的。

 

挑戰依然存在

“這是量子霍爾效應的材料獨立的最精確的測量，”

 

詹森說。但是，仍然很重要瓦平衡的設計和操作中要克服的挑戰。

 

其中最重要的，根據揚森，是機械操作平衡的挑戰。

 

例如，由電磁線圈產生的力和它的速度必須與重力仔細對齊。

 

而作為整體的不確定性減少，它就會更加努力，使這些路線。

 

現在重新定義千克標準計量的主要議題之一，說：在加拿大埃德蒙頓阿爾伯塔大學的亞歷山大 Penin。

 

事實上，下週，度量師將聚集在巴黎第24屆大會度量衡討論瓦的平衡和重新定義千克的其他建議的優點。

 

這項工作是在新的物理學 13 093026雜誌介紹。

 

揚森在上面的視頻​​摘要介紹了他的工作。

 

關於作者

麥卡爾平凱特是一個總部設在英國的科學作

 

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/47239