重新定义千克研究获重要进展

本报讯法国巴黎郊区的安全仓库有一个环境控制室。一个鸡蛋大小的金属圆筒放在房间里的三个钟形玻璃罩下。世界上所有其他物质都是用这个所谓的“千克原型”来测量的。

然而，它可能很快就会从过去127年来控制的标准制定“宝座”上退下来。科学家正试图用自然基本常数来定义质量。现在，NIST国家标准技术研究所的物理学家斯蒂芬·施拉姆林格带领团队在替换标准千克的道路上达到了一个重要的里程碑。

科学家们在一台名为NIST-4的新机器上进行了第一次完整的测量，该机器旨在测量普朗克常数这一基本物理量。普朗克常数将量子粒子的频率与其能量联系起来，而能量又通过爱因斯坦的E=mc2公式与质量联系起来。

NIST-4是一种瓦特天平，可以比较物质的重量和保持平衡所需的电磁力。随后，当运行电流通过悬浮在磁场中的线圈时产生的电磁力可以用来计算普朗克常数。

在全球重新定义千克(目前计划在2018年)之前，多个独立的普朗克常数测量值必须相互一致。施拉姆林格说，NIST-4的第一个普朗克常数测量值可能符合这个标准。该小组在《科学仪器评论》杂志上报道了这个数字，这是美国物理联合会的一个附属机构。它与其他实验的匹配度相对较好，不确定度仅为34%。

该团队的目标是明年将不确定性降低到十亿分之二十。他们认为，通过更精确地测量线圈中的电流如何影响线圈中磁场的位置并降低测量噪声，可以实现这一目标。(宗华)

中国科学新闻(2016-07-28第二版国际版)