物理科技生物学-PHYICA

单电子十字转门实验为新的电力标准指明了方向

纳米技术 2022-08-24 23:58:12

阿尔托大学 信用:Pixabay/CC0公共领域 2019年,世界上最常用的测量系统——国际单位制被重新定义

从那时起,单位就需要根据自然的常数来定义——也就是说,自然的规则是固定的,没有不确定性,比如光速——而不是根据任意参考来定义

这意味着需要通过实验实现将系统的许多单元与常数联系起来的新研究

朱卡·佩科拉教授说:“重新定义引起了对新认识的需求。”

阿尔托大学的研究人员现在发现了一种有希望的新方法,将瓦特(功率单位)与自然常数联系起来

他们相信他们的方法可以为新的电力标准指明方向;也就是说,一种产生已知功率量的新方法,可以与其他电源和检测器进行比较

研究人员已经开发出一种将频率转换成能量的装置

频率是一个可以低不确定性设置的量,因此它为新标准提供了坚实的基础

“频率可以非常非常精确地定义

如果你能以已知的方式让其他量依赖于频率,那么你就有了一个非常精确的标准,”佩科拉说

此外,研究人员发现,这种依赖性遵循一个简单的规律,具有准确性和鲁棒性

博士生马尔科·马林·苏亚雷斯说:“这些特征增加了使用这种方法作为标准的机会。”

“基本上,这是一种实现瓦特或能量通量的潜在新方法,只需设置先前已知的量,”马林·苏亚雷斯描述道

在实验中,电力是由旋转栅门操作中的单电子晶体管产生的

这种装置以前被佩科拉证明是电流单位安培的潜在标准

它由一个小的金属岛、源极和漏极引线以及一个栅电极组成,并且可以处理非常小的功率

从提议到实际接受的新标准的道路是漫长的

阿尔托的研究人员希望他们的工作下一步能引起计量学家的注意,他们会用更精确的测量方法进一步研究

“第一个实验还没有达到计量学的水平

然而,我们可以证明这个原理是有效的,我们也已经表明了主要的错误来自哪里

佩科拉总结道:“这是否会被计量界采用还有待观察。”

研究人员现在试图通过描述频率-功率转换定律如何适应他们的方法来推进他们的提议

这将提高校准小功率的精度

这些实验是在奥塔纳国家研究基础设施中进行的

佩科拉教授的小组是QTF卓越中心和芬兰量子研究所的一部分

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