我國玻爾茲曼常數定義研究取得新突破

       國際計量委員會 (CIPM)建議采用自然基本常數—玻爾茲曼常數kB來定義熱力學溫度單位開爾文(K)。準確絕對地測量玻爾茲曼常數，使其不確定度達到新定義可以接受的水平，是國際計量界面臨的極大挑戰。目前，中國計量科學研究院的科研人員在該常數重新定義方面獲得了重大突破。12月28日，此課題通過了科技部和國家質檢總局組織的專家驗收。
       該課題組在國際上首次建立了定程圓柱聲學法的玻爾茲曼常數測量裝置，新獲得的玻爾茲曼常數kB =1.3806515×10-23 J?K-1，相對標準不確定度達到4.1*10-6，與國際科技基本常數委員會(CODATA) 2006年公布值的相對偏差小于1*10-6，成為目前國際計量界已獲得的4個 (美、英、法和中國)最高準確度的測量結果之一。對于我國參與溫度單位開爾文的重新定義與國際溫標賦值、緊跟國際溫度計量的發展趨勢具有里程碑意義。
       在國家“十一五”科技支撐計劃重點項目“以量子物理為基礎的現代計量基準研究”的支持下，中國計量科學研究院于2007年起開展了此方面的研究。據課題負責人張金濤研究員介紹，該課題組在國際上首次建立定程圓柱聲學共鳴法玻爾茲曼常數測量系統，該方法獨立于歐美國家計量院采用的球形或準球形聲學共鳴法，受到國際溫度計量界的廣泛關注。
       在此基礎上，課題組解決了眾多關鍵技術難題，實現了多方面的創新：在國際上首次采用壓電陶瓷傳感器替換電容式麥克風用于聲學共鳴頻率測量，將測量信噪比提高了一個數量級；國際上首次建立了完整的圓柱坐標系下，聲學共鳴頻率測量非理想因素的擾動量化分析理論體系；國際首次建立了激光雙波長干涉法圓柱聲學共鳴腔體長度絕對測量系統。
       據了解，在此項研究過程中，課題組建成了我國尖端的基準聲學溫度計實驗室和研究梯隊，預計在三年內可將玻爾茲曼常數測量kB的不確定度降低為1.8*10-6以下。所掌握的聲學共鳴、微波和激光干涉等前沿技術理論經驗，對于高溫熱力學溫度準確測量、流體物性準確測量、溫室氣體排放計量、核電反應堆等特殊環境溫度的可靠測量、空間站和航母編隊溫度開爾文單位可靠準確復現等領域的研究與應用，都具有重要的意義。