Nové definovanie ampéra a kilogramu

|

Nový výskum prišiel použitím grafénu s najpresnejším meraním kvantového Hallovho javu. Je to jeden z kľúčových krokov k novej definícii dvoch jednotiek SI.

Objav medzinárodného tímu vedcov značí najvýraznejšiu zmenu v medzinárodnom systéme jednotiek SI od jeho začiatku pred 50 rokmi.

Cieľom vedcov bolo vždy spojiť všetky definície jednotiek fundamentálnym prírodným konštantám, čím by zaručili ich stabilitu a univerzálnosť. Snažia sa tiež o čo najužšie vzťahy medzi nimi a množstvami, ktoré merajú.

Jednotky, ktorých definícia sa zmení, sú kilogram a ampér. V súčasnosti je kilogram definovaný kusom zliatiny platiny a irídia a ampér definujú štandardy ako silu medzi dvomi vodičmi.

Cieľom je definovať kilogram pomocou Planckovej konštanty a ampér pomocou náboja elektrónu. Zmeny závisia od presnosti s ktorou sú tieto konštanty spojené s merateľným množstvom elektrického prúdu a hmotnosti.

Kvantový Hallov jav definuje vzťah medzi tými fundamentálnymi fyzikálnymi konštantami. Je potrebné množstvo experimentov, ktoré overia jav v rôznych materiáloch, aby sa dokázalo, že je univerzálny.

Doteraz bolo možné tento efekt pozorovať len v niektorých polovodičových materiáloch. Pred niekoľkými rokmi ale vedci pozorovali Hallov jav v graféne, úplne odlišnom materiáli s inou elektrónovou štruktúrou. Grafén sa stáva čoraz populárnejší v množstve odvetví vďaka jeho výnimočným elektrickým vlastnostiam.

Výsledky výskumu koordinovaného americkým Národným fyzikálnym laboratóriom potvrdili, že kvantový Hallov jav je univerzálny s mierou neistoty 86 z bilióna, čo otvára cestu novej definícii ampéru a kilogramu. Kvantový Hallov jav v graféne je tak dobrý, že možno grafén použiť ako merný materiál v metrológii na báze kvantového odporu.

Ukazuje sa teda, že objav grafénu pred šiestimi rokmi, bol oveľa významnejší, ako by sa mohlo zdať.

originál článku