已难以适应现代精密测量要求
2020-07-08 14:29
来源:未知
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此前近130年来,“1千克”这一质量单位由一个直径和高度同约为39毫米的铂铱合金圆柱体定义,即“国际千克原器”,外号“大k”。“大k”原器保存在巴黎西郊一间地下储藏室内,其质量受空气污染和氧化等因素影响出现细微变化,已难以适应现代精密测量要求。因此科学界一直想用一种基于物理常数的定义来取代。

2005年,方浩接到了给“千克”改定义这项极具挑战也颇有意思的任务。“包括‘千克’在内,大部分计量单位一开始都是和具体的物体联系在一起的,即以一样物体为标准,但物体的性状容易发生改变,不够精确,所以现在要做的就是用介子等自然常数来定义‘千克’。”近年来,借助基布尔秤和多个标准千克原器,5个国家的国家计量实验室共同确定了普朗克常数的准确数值,让重新定义千克成为可能。中国科学家方浩、李世松在bipm基布尔秤团队参与了这一项目。

在开发区,中国计量大学传来消息,学校1988级校友、国际计量局物理学家方浩博士参与了重新定义千克的工作。

1992年,方浩从学校光学计量测试专业毕业。先后获得法国杜埃矿业学院工程师学位、法国国立科学技术与管理学院(cnam)物理系统与计量学硕士学位、法国国立科学技术与管理学院(cnam)计量与仪表科学博士学位。在校期间,方浩除了上课,大部分时间都耗在实验室里搞测量研究。功夫不负有心人,临近博士毕业时,她带着自己的研究成果去国际计量局作报告,获得专家一致认可,并邀请她成为国际计量局的一员。

这几天,大家都在讨论第26届国际度量衡大会重新定义“千克”这件新鲜事。包括“千克”在内4项基本单位的新标准体系将于2019年5月20日(世界计量日)起正式生效。

本报记者 朱燕

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”。其中最受关注的“千克”定义,以量子力学中普朗克常数为基准,其原理是将移动质量1千克物体所需机械力换算成可用普朗克常数表达的电磁力,再通过质能转换公式算出质量。

1999年1月,进入国际计量局后,这位学霸在计量尖端领域的探索更加如鱼得水。她提出了一种结构简单、紧凑型的用于测定空气折射率和空气密度的折射计;进行了多项研究来完善空气密度的知识,以此来计算在空气中进行质量比较时的空气浮力修正;利用重力法和椭偏法研究了水蒸汽吸附对质量标准的影响;参与了国际计量局用于精确校准露点计量器或湿度传感器的湿度发生器的建设、改进、特性描述工作。

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