Nowa definicja wata coraz bliżej. Układ SI będzie pełniejszy

Fińscy naukowcy wpadli na pomysł nowej definicji wata, czyli jednostki mocy. Jest ona spójna z obecnymi wymaganiami układu SI.
Ważne odkrycie fizyków – co dzieje się w materiale neodymowym?
Ważne odkrycie fizyków – co dzieje się w materiale neodymowym?

Stosowany na świecie system miar – Międzynarodowy Układ Jednostek Miar, czyli układ SI – to spójny układ siedmiu jednostek podstawowych: kilograma, metra, sekundy, ampera, kelwina, mola, kandeli. Do układu SI naukowcy zaliczają również jednostki pochodne, zdefiniowane jako iloczyny potęg jednostek podstawowych oraz 22 jednostki pochodne.

Układ SI został przedefiniowany w 2019 roku i od tego czasu wszystkie jednostki muszą być określane w kategoriach stałych natury, które są pozbawione niepewności. Dla przykładu: metr, czyli jednostka długości, jest “zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej prędkości światła w próżni c, wynoszącej 299 792 458, wyrażonej w jednostce m s-1, przy czym sekunda zdefiniowana jest za pomocą częstotliwości cezowej ∆νCs”.

Czytaj też: Fizyka kwantowa – siedem faktów, które warto znać

Zespół uczonych z Uniwersytetu Aalto znalazł nowy, obiecujący sposób na powiązanie wata (jednostki mocy) ze stałymi natury. Ta metoda może wskazać drogę do opracowania nowego standardu mocy.

Zależność mocy i częstotliwości

Finowie opracowali urządzenie, które przekształca częstotliwość w moc. Z kolei częstotliwość jest wartością, którą można ustalić z niską niepewnością, więc stanowi solidny fundament dla nowej definicji mocy.

Częstotliwość można zdefiniować bardzo, bardzo precyzyjnie. Jeśli uda się sprawić, że inne wielkości będą zależały od częstotliwości w znany sposób, otrzymamy bardzo dokładny standard.profesor Jukka Pekola z Uniwersytetu Aalto

Zespół Pekoli wykorzystał tranzystor jednoelektronowy, który stanowi jako wzorzec dla ampera, jednostki prądu elektrycznego. Urządzenie składa się z małej metalowej płytki, z której odprowadzane są elektrody bramki, mogące przesyłać małą moc. Niestety, droga do stworzenia nowej definicji wata jest długa.

Pierwszy eksperyment nie był jeszcze na poziomie metrologii. Mogliśmy jednak zademonstrować, że ta zasada działa, a także pokazaliśmy, skąd biorą się główne błędy. Zobaczymy, czy zostanie to przyjęte przez społeczność metrologiczną.prof. Jukka Pekola

Przeprowadzane są kolejne badania, w których jest badana zależność częstotliwości i mocy. Więcej można przeczytać w Nature Nanotechnology.