Лазерные технологии помогут уточнить величину градуса Кельвина

Французские физики впервые провели прямые измерения постоянной Больцмана методом лазерной спектроскопии. Точность нового метода, основанного на исследовании поглощения света молекулами аммиака, пока еще ниже, чем у других способов измерения этой константы, однако ученые утверждают, что она легко может быть увеличена. Этот метод может помочь по-новому, более точно определить единицу измерения температуры – градус Кельвина.

В настоящее время кельвин определяется как 1/273,16 разности температур между абсолютным нулем и тройной точкой чистой воды при определенном давлении. Этот способ имеет довольно высокую точность, порядка 10^-6, но зависит от внешних условий. Международный комитет мер и весов (International Committee for Weights and Measures) планирует переопределить кельвин и другие единицы измерения системы СИ, используя только сами единицы измерения и фундаментальные постоянные. В случае кельвина это будут секунда, которая определена с точностью до 10^-16, и постоянная Больцмана.

В настоящее время самым точным способом измерения постоянной Больцмана является измерение скорости звука в аргоне. Точность этого метода составляет 2x10^-6. Д-р Кристиан Шардонне (Christian Chardonnet) и его коллеги из университета Париж-13 разработали альтернативный метод измерения постоянной Больцмана с помощью лазерной спектроскопии.

Метод основан на измерении теплового уширения оптического спектра поглощения молекул аммиака. Величина уширения определяется постоянной Больцмана, температурой и давлением газа, а также частотой поглощаемого света. Измеряя величину уширения спектра как функцию давления, при фиксированных температуре и частоте света, д-р Шардонне смог определить постоянную Больцмана с точностью 10^-4, сообщает PhysicsWeb.

Ученый утверждает, что при увеличении количества аммиака, повышении стабильности лазера и более строгом контроле температуры в ходе эксперимента, точность измерений может быть увеличена до 10^-6.