科学探索|单电子新实验有望将功率单位跟自然常数联系起来单电子新实验有望将功率单位

世界上最常用的测量系统--国际单位制(SI)在2019年被重新定义。从那时起，单位需要以自然界的常数来定义--即自然界固定的、没有不确定性的规则如光速--而不是以任意的参照物来定义。这意味着需要进行新的研究来将许多单位跟常数的联系。
【科学探索|单电子新实验有望将功率单位跟自然常数联系起来】Jukka Pekola教授表示：“重新定义带来了对新的实现方式的需求。”
阿尔托大学的研究人员现在已经找到了一种有希望的新方法，将瓦特（功率单位）跟自然界的常数联系起来。他们认为，他们的方法可以为新的功率标准指明方向，也就是说，用一种新方法来产生一个事先已知的功率量，而其他电源和探测器可以与之进行比较。
研究人员已经开发出一种将频率转换为功率的装置。频率是一个可以以低不确定性设定的数量，因此它为新标准提供了一个坚实的基础。

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“频率可以被非常、非常精确地定义。如果你能使其他数量以一种已知的方式依赖于频率，那么你就有一个非常精确的标准，”Pekola说道。
此外，研究人员还发现，这种依赖关系服从于一个简单的规律，具有准确性和稳健性。
“这些特点增加了使用这种方法作为标准的机会，”博士生Marco Marín Suárez说道，“基本上，这是一种潜在的实现瓦特或能量通量的新方法，只需设置以前已知的数量，。”
在实验中，电力是用一个单电子晶体管在其匝道操作中产生的。这个装置先前被Pekola证明可以作为安培（电流单位）的潜在标准。它由一个小金属岛、源极和漏极引线以及一个栅极构成，可以处理非常小的功率。
从一个建议到一个实际接受的新标准的道路是漫长的。阿尔托研究人员希望他们的工作接下来将能吸引计量学家的注意，他们将通过更精确的测量进一步推动这项工作。
“这第一个实验还没有达到计量学的水平。不过，我们可以证明这个原理是可行的，而且我们也表明了主要的误差来自哪里。这是否会被计量学界采用还有待观察，”Pekola总结道。
研究人员现在寻求通过描述频率到功率转换法对其方法的调整程度来推进他们的建议。这将提高小功率校准的准确性。