Квантовый эффект Холла помогает определить эталон килограмма
Кейт Макэлпайн
Килограмм в настоящее время определяется металлическим эталоном в Париже - но теперь исследователи в Великобритании, Франции и Швеции подтвердили ключевое предположение о новом методе определения стандарта, основанного на фундаментальных константах. Они убедительно показали, что квантовые сопротивления Холла, измеренные в полупроводнике и в графене идентичны до относительной погрешности в 8.6 × 10
-11
. Это сопротивление дается отношением постоянной Планка (
h
) к квадрату заряда электрона (
e
) и может использоваться, чтобы определить килограмм.
Стандарт килограмма сделан от платины и иридия, и размещен в Международном Бюро Весов и Мер (BIPM) в Париже. За прошедшие 60 лет, несколько сравнений этого килограмма с идентичными копиями показали, что его масса изменяется. В результате ученые начали искать новый способ определить килограмм, использующий только фундаментальные константы.
Самый популярный способ пробовать сделать это — с помощью "ватт-баланса" ("watt balance"), при котором сравнивается вес объекта с электромагнитной силой. Такой метод работает при условии, что отношение
h/e
2
независимо от материала, используемого при измерении. Для этого и подходит измерение квантового сопротивления Холла, чтобы определить килограмм в терминах
h
.