5大改变未来的超难科学挑战是什么？( 五 ) _小知识

不过，确定普朗克常数的准确数值是个精细活，而且目前常用的两种测量方法得到的结果还存在差异，这让上述方法止步不前。
在这两种方法中，一种是使用“瓦特秤”（watt balance）。这种装置其实是一架简单的天平：一端承载着1千克质量的物体，该物体质量用巴黎的千克原器精心校准过；另一端是一个放在磁场中的通电线圈。调整磁场，直到1千克质量与线圈所受的电磁力精确平衡，接下来就可通过一连串方程，把1千克质量和普朗克常数联系起来。但说起来容易做起来难，研究者不仅需要避免任何测量偏差，还需要排除其他干扰，比如最容易导致误差的地球引力场等。
目前由普拉特负责的这台瓦特秤，曾在2007年给出了普朗克常数最准确的测量结果之一：6.62606891×10-34J·s ，相对误差仅为36×10-9 。不过，英国国家物理实验室（NPL）的瓦特秤（该瓦特秤目前被移放至加拿大国家研究委员会下属的国家测量标准学院）给出了与NIST稍有差异的结果，区别虽然很小，但无法用实验误差来解释。
另一种常用方法是，计量一块同位素纯（isotopically pure ，指没有杂质且只包含一种同位素的单质）样品中的原子数目，由此确定阿伏伽德罗常数（Avogadro constant ， 12克碳12原子所含的原子数目）的数值，而这个数值可通过另一套方程换算成普朗克常数。 2008年，德国联邦物理技术研究所（Federal Institute of Physical and Technical Affairs）的科学家用两个近乎完美的1千克球体进行了实验。这两个球体由99.995%纯硅28制成，他们用高精度激光干涉仪确定球的体积，再用X射线衍射确定球体的晶体结构，以便能在更高精度上对原子进行计数。目前，他们测出的阿伏伽德罗常数的数值为6.02214082×1023 ，相对误差低至30×10-9 ，由此换算得到的普朗克常数与NPL瓦特秤的结果相吻合，但与NIST的结果不一致。
2010年，普朗克常数的推荐值是6.62606957×10-34J·s ，相对误差44×10-9 。有人认为，这已经足以用于千克的重新定义了，但也有更挑剔的人坚持要等各种测量结果吻合得更好一些、测量误差范围缩小到20×10-9以下，才可以重新定义。
那可要等上好一阵子，普拉特说：“这些测量都很难，这就是我们要面对的。 ”
【5大改变未来的超难科学挑战是什么？】（作者：尼古拉·琼斯；翻译：Kingmagic）

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5大改变未来的超难科学挑战是什么？( 五 )

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