切忌停止对常数G测量的追求

<正>特里·奎因:要确定牛顿万有引力定律中的耦合常数颇具挑战性,但这在超稳定的实验室中是可能做到的以七个物理常数为基础,重新定义国际单位体系(SI)的计划正在进行中———例如,千克是与普朗克常数的数值相关联的,而不是当下通用的依据白金铱圆柱的质量所作的定义。     

质量单位千克复现初探

新定义的启用意味着千克原器将逐渐被以自然常数为基础的量子基准取代,基于新定义的千克单位复现将很快被提上议事日程.本文阐述了射线晶体密度法(X-ray crystal density, XRCD),即原子计数法测量阿伏伽德罗常数的基本原理和方法,包括晶格常数、同位素、浓缩硅、硅球直径及表面氧化层测量等.探讨了以原子计数法复现质量单位千克的基本技术路线和方案,并就复现方案进行了不确定度评估,将为国际单位制改制之后我国质量量值复现提供技术参考.     

“千克”等4项基本单位被重新定义

正第26届国际计量大会2018年11月16日通过"修订国际单位制"决议,正式更新包括国际标准质量单位"千克"在内的4项基本单位定义。新国际单位体系将于2019年5月20日世界计量日起正式生效。新国际单位体系采用物理常数重新定义质量单位"千克"、电流单位"安培"、温度单位"开尔文"和物质的量单位"摩尔"。以基本物理常数定义计量单位,可大大提高稳定性和精确度。其中,最受关注的"千克"定义,将以量子力学中的普朗克常数为     

修订后的国际单位制获得批准

正不久后,全球的计量系统将会完全依赖于常数的值,而不是人为定义的基本单位。2018年的11月16日,在法国凡尔赛召开的国际计量大会上,来自50多个国家的代表在投票后批准了修订后的国际单位制(SI)。尽管大多数观察家都将关注集中于巴黎的国际千克原器被免去了"标准承担者"的身份,但这次生效的国际单位制的影响要深远广泛得多:国际单位制系统的基础已经从千克和其他基本单位(其中几种单位具有随意或抽象的定义)转变为明确特指的常数。当新系统在2019年5月20日生效后,每一个国     

一千克有多重

<正>"千克"是国际单位制中7个基本SI单位之一,用来表示质量。人们往往用它来计量物体的重量,是使用最为广泛的计量单位之一,那么一千克到底有多重,它又是如何定义的呢?"千克"的来历众所周知,"千克"一词为舶来词。而"千克"由来也要从重量符号的统一说起,它与国际米制公约是分不开的。国际米制亦称万国公制,创始于法国。1789年之前,法国的度量衡制度混杂,所用度量衡器具参差不齐。     

怀念我的老师叶企孙教授

我有很多老师,而叶企孙教授是对我影响最深的老师之一.叶企孙老师热爱祖国,热爱科学,关怀青年,以毕生精力为祖国培养人才.从零开始,在我国北方建立了一个科研教学并重的理学院和对我国科学发展深有影响的物理系.叶企孙老师是国际上用X射线衍射实验正确测定量子力学中的基础数据普朗克(Planck)常数的功勋科学家,他的四位数字的普朗克常数曾延用了长达     

阿伏加德罗常数测量与千克重新定义

阿伏加德罗常数(N_A)是一个联系微观尺度和宏观尺度的基本物理常数, 它的精确测量可用于重新定义国际基本单位千克和摩尔, 因而有助于推动国际单位制的发展. 现代N_A 测量方法为X 射线晶体密度法, 它以单晶硅为材料, 通过测量其摩尔质量、宏观密度和晶格常量得到N_A, 该方法涉及到的关键技术包括单晶硅材料的生长、大尺寸单晶硅球加工、硅原子量测量技术、X 射线干涉术、精密光学干涉技术、超薄膜厚度及成份测量技术等. 本文综述了现代N_A 测量的研究进展、研究难点和未来的研究方向, 并以千克重新定义为例, 分析了N_A 测量研究在基础计量学领域的重要作用.     

普朗克常数

普朗克常数是1900年由普朗克首先引入来解释黑体辐射公式的,后来成为量子物理中一个最重要的常数。本文就该常数物理意义的演变和实验测定的进展作一简要的历史考察。一、普朗克常数的提出和爱因斯坦的贡献 1899年普朗克在研究封闭在一个具有理想反射壁空腔内的电磁辐射时,首先运用经典电磁理论,采用赫兹的振子模型导出电磁辐射能P(v, T)与振子平均能E(v, T)的关系式然后,为了找到E的适当形式,以使上式的P(v, T)与实验符合。普朗克付出了艰巨的     

146岁的大乌龟死了

<正>最近,一只名叫"齐齐"、重达230千克的巨型陆龟(也叫象龟)在法国一家动物园去世,享年146岁。如果以象     

量子计量学

计量学是物理学派生的一个分支,它的研究对象主要是物理量的单位,包括它的定义、复现手段和测量方法。物理学最早研究的范畴是力学,因此首先建立的是以长度、质量和时间为基本单位的厘米克秒(CGS)单位制。十八世纪末,米制公约统一了国际的长度和质量单位,它们的基准是铂铱米尺和铂铱千克砝码,都是实物基准,存放在巴黎塞佛尔的国际计量     

兽王拾趣

在动物世界,虎与狮都有"兽王"的美称。但实际上,虎比狮更为强壮和凶猛。虎虽独来独往,却能捕食黑熊等猛兽。在南亚,虎甚至会杀死1只母象。虎分为8个亚种,我国有东北虎、华南虎、孟加拉虎和东南亚虎4个亚种。专家们认为:虎才是真正的兽中之王。东北虎是体型最大,色泽最美的虎,为王中之王。东北虎一般体重200千克,捷克布拉格动物园的一只重260千克,美国饲养的一只达320多千克,而一只被猎人杀害的东北虎,体重竟有384千克。东北虎主食鹿和野猪,也捕食黑熊、猞猁、狼等。甚至袭击体重400千克的东北棕熊。在虎的领     

“普朗克原理”的新佐证

<正>德国著名物理学家和量子力学的重要创始人马克斯·普朗克1945年在《科学自传》中写道:新的科学真理与其说是靠说服反对者并使他们看到光明而获胜,莫如说是因为反对者终于死去,而熟悉它的新一代成长了起来。这段话很快在科学界获得共鸣,并被称为"普朗克原理",其含义就是"年轻的科学家比年长的科学家易于接受新的科学理论"。科学史上有许多科学家,像拉瓦锡、达尔文、麦克斯韦等人都发表过类似的看法,赫胥黎甚至直言老科学家无力改变自己的思想,已成为进步的障碍。但科学学研究上的几个相关案例并没有为普朗克原理     

Weyl对应的相干态描述

在量子力学中,由于坐标算符Q和动量算符P不对易,因此经典函数h(p,q)和与其相应的量子对应算符H(P,Q)的对应是含糊的.在文献[1]中Weyl 给出了一种对应方案,定义经典函数A_ω的量子对应为A(P,Q)=integral from -∞to ∞dpdqΔ(p,q)A_ω(p,q),(1)其中积分核称为Wigner 算符,记为(取普朗克常数h=1)     

在先进与保守之间——美国计量制度琐谈

两套标准的烦恼 在中国生活惯了的人们,初到美国就立刻感到不能完全适应。这并不是因时差带来的短暂的昏沉,而是日久天长没完没了的磅、里、尺码和克、米、公里之间的烦恼。 中国在计量方面早已和国际接轨,把国际通用的计量单位作为法定计量单位,主要的有厘米(cm)、千米(km、公里)、克(g)、千克(kg、     

绿色能源——氢的储存方法介绍

氢是一种热值很高的燃料。燃烧1千克氢可放出62.8千焦的热量,1千克氢可以代替3千克煤油。氢氧结合的燃烧产物是最干净的物质——水,没有任何污染。未来最有前途的燃料电池也主要是以氢为能源。不过,氢能利用目前还面临两大困难:一是制氢方法,二是储氢方法。传统储氢方法有两种,     

卓有功效的量子效应——1985年诺贝尔物理学奖成果介绍

来自联邦德国马克·普朗克研究院固体研究所的克劳斯·冯·克利津教授(Klaus Von Klitzing)荣膺了本年度的诺贝尔物理学奖。其获奖成果要追溯到1980年8月11日《物理评论通讯》上的一篇论文(由克利津及西门子公司的G.Dorda(多尔达)、剑桥大学卡文迪许研究所的M.Pepper(佩尔帕)共同撰写)。这篇论文报告了具有基本意义的所谓的“量子化霍耳效应”的发现。该效应使物理学基本数值之一的“索末菲常数”(Sommerfeld-Ronstante)的精确度大为提高,同时,这一现象本身也提供了某种可能性:即电阻“欧姆”的测量单位可直接由自然常数导出,并确定了精确的、与材料性质无关的比较值标准。     

植物改变生活

<正>梦已成真植物最早的用途,是为人类提供赖以生存的口粮。在过去,人们对植物的最大期盼就是有一个好收成。在不断努力下,这些期盼已经成为现实。高产,再高产!19世纪末20世纪初,水稻的产量低得可怜,即使是在被誉为"鱼米之乡"的江南地区,水稻在年景好的时候亩产也就约3石,即200多千克。随着科学技术的发展,以使用化肥和培育矮秆水稻为标志的两次绿色革命,在不到60年的时间里,将水稻产量提高到600千克以上,而杂交水稻的出现,更是将亩产推上了近1000千克的大关。可以说,化工和育种技术的进步,让我国人民彻底摆脱了粮食缺乏的阴     

作为反正统的科学家巴斯德

作为反正统的科学家巴斯德Ｗ．Ｆ．Ｂｙｎｕｍ著吴雷译在６０年代的法国，当学龄儿童被问及哪一个历史人物对法国贡献最大时，４８％的回答是路易斯·巴斯德．而拿破仑只以１２％远居第三。没右另外一个国家，一个科学家被置于如此重要的地位。１８８２年，巴斯德成为法国...     

6小时环游世界

科学家已在设想一种被称为“真空管运输”的革命性理念,这种无摩擦的运输形式或许会成为未来公共交通的主流。使用无空气的真空管,6座、183千克的隔舱时速可达6500千米,也就意味着从纽约到上海只需2小时,或6小时环游世界。科学家设想,“真空管运输”网可以像高速公路网那样连接,     

普朗克的悲剧人生(下)

<正>波尔原子新模型的启示1911年10月29日,在创立热力学第三定律的德国科学家能斯特的积极筹划下,具有历史意义的第一届索尔维国际物理学会议,在比利时的布鲁塞尔大都会饭店举行。由于会议得到了化工实业巨头索尔维的资助,因而会议冠以他的姓氏。参加此次会议的共有21位顶级科学家,包括普朗克、爱因斯坦、居里夫人等人。此次会议的主题是"辐射理论和量子"。在长达5天的热烈讨论中,