我国已具备玻尔兹曼常数测量 跻身国际尖端领域

日前，由中国计量科学研究院承担的《玻尔兹曼常数测量和热力学温度基准研究》课题通过专家验收。该课题通过对玻尔兹曼常数测量和热力学温度基准及其关键技术的研究，建立玻尔兹曼常数测量装置和光谱辐射法、噪声法测量热力学温度装置，使我国首次具备玻尔兹曼常数测量和辐射法热力学温度测量能力，研究水平步入国际计量前沿研究领域。

据介绍，玻尔兹曼常数是国际计量委员会(CIPM)建议用来定义热力学温度单位开尔文(K)的自然基本常数。准确绝对地测量玻尔兹曼常数，使其不确定度达到新定义可以接受的水平，是国际计量界面临的极大挑战。目前，中国计量科学研究院的科研人员在该常数重新定义方面获得了重大突破。

课题负责人张金涛研究员介绍，该课题组在国际上首次建立定程圆柱声学共鸣法玻尔兹曼常数测量系统，在新型传感器应用、圆柱坐标系非理想因素修正分析体系建立、圆柱腔体绝对测量等几个关键技术问题上均有突破。该方法独立于欧美国家计量院采用的球形或准球形声学共鸣法。新获得的玻尔兹曼常数的相对标准不确定度与国际科技基本常数委员会(CODATA)2006年公布值的相对偏差小于1×10-6，成为目前国际计量界已获得的几个最高准确度的测量结果之一，使我国首次具备开展玻尔兹曼常数测量这一国际温度计量界最尖端领域的实验能力，对于我国参与温度单位开尔文的重新定义与国际温标赋值、紧跟国际温度计量的发展趋势具有里程碑的意义。

在该课题的另一研究项目——热力学温度基准研究方面，课题组在国内首次建立了绝对辐射温度计及与之配套的性能测量实验装置，自主完成对金属-碳共晶点（钴-碳、铂-碳、铼-碳共晶点）和银凝固点热力学温度测量，相对标准不确定度达到(1.0~1.7)×10-4，实现了对高温固定点的热力学温度赋值，对于我国参与对新型高温固定点热力学温度国际赋值测量具有重要意义，使我国在实行“开尔文的实用温标实现”等国际计量的重要发展事件中具备话语权，标志着我国高温计量步入国际先进行列和前沿研究领域。

据课题负责人原遵东研究员介绍，高温固定点已成为国际温度计量界亟待解决的一大难题。近年来，金属(碳)-碳高温固定点的发现，使得寻找更高温度的固定点成为可能。金属(碳)-碳高温固定点及其热力学温度测量已成为国际高温测量研究领域的热点。经过近4年的努力，课题组在噪声法测量热力学温度方面，在国内首次研制了准绝热法氩三相点装置，达到拥有同类技术国际先进水平，并在国际上首次提出了噪声温度计残余电磁干扰余量修正方法，拓展了我国在中低温区的热力学温度测量。

据了解，在此项研究过程中，课题组还建成了我国声学法频率测量前沿研究实验室，所掌握的声学共鸣、微波和激光干涉等尖端技术理论经验，对于高温热力学温度准确测量、流体物性准确测量、温室气体排放计量、核电反应堆等特殊环境温度的可靠测量、空间站温度开尔文单位可靠准确复现等领域的研究与应用，都具有重要的意义。

据悉，该课题为国家“十一五”科技支撑计划重点项目“以量子物理为基础的现代计量基准研究”项目中的一项。