Những nghiên cứu đột phá mới đây đã mang đến sự cải tiến về độ chính xác cho hai đơn vị cơ bản trong hầu hết các hệ đo lường trên thế giới: kilogam và ampe. Theo tin tức từ tờ RBC của Nga, hiện nay kilogam – vốn được định nghĩa bằng một khối platin pha iridi – và ampe – được xác định qua lực giữa hai dây dẫn – đều đã được điều chỉnh để phản ánh sự chính xác hơn. Những cải tiến này không chỉ đặt nền tảng cho các phép đo lường khoa học mà còn góp phần quan trọng trong việc chuẩn hóa và nâng cao độ tin cậy cho các lĩnh vực công nghiệp và nghiên cứu trên toàn cầu.

Các nhà khoa học cần phải biết chính xác tất cả các đơn vị đo lường để xác định những hằng số cơ bản của thiên nhiên. Điều này làm cho các hằng số được ổn định và áp dụng chung, cho phép tìm ra những mối liên quan chặt chẽ giữa chúng.

Theo tin trên tờ Rbc của Nga thì những nghiên cứu mới đây đã làm hai đơn vị cơ bản của hầu hết mọi hệ đo lường là kilogam (đơn vị đo khối lượng) và ampe (đơn vị đo cường độ dòng điện) trở nên chính xác hơn. Hiện nay “kilogam chuẩn” là một khối platin pha iridi, còn ampe được xác định nhờ lực, xuất hiện giữa hai dây dẫn. “Chuẩn graphen” mới hoàn toàn không giống với miếng kim loại đặt trong chuông thuỷ tinh tại Viện đo lường quốc tế.

Các nhà nghiên cứu quyết định xác định lại giá trị chính xác của kilogam nhờ hằng số Plank (hằng số trong Thuyết lượng tử) và ampe trên cơ sở điện tích của electron.

Độ chính xác của phép đo này phụ thuộc vào độ chính xác của 2 giá trị đo xác định bằng hiệu ứng lượng tử Hall. Các nhà khoa học đã làm rất nhiều thí nghiệm để kiểm tra lại hiệu ứng lượng tử này trên các loại vật liệu khác nhau, để chứng minh rắng hiệu ứng này đúng trong mọi trường hợp.

Thế nhưng gần đây, người ta thấy ở một số chất bán dẫn, hiệu ứng lượng tử Hall dường như không áp dụng được. Rồi gần đây hơn, lần đầu tiên các nhà khoa học kiểm tra hiệu ứng này trên graphen, một vật liệu hoàn toàn mới có cấu trúc điện tử khác hẳn.

Trong loạt thí nghiệm mới này, người ta so sánh hiệu ứng lượng tử Hall trên graphen với hiệu ứng tương tự quan sát thấy ở một chất bán dẫn “truyền thống” (asenua gali).

Kết quả thí nghiệm đã khẳng định, hiệu ứng lượng tử Hall vẫn đúng, với sai số chỉ là 86 phần tỷ, cho phép xác định kilogam và ampe với độ chính xác cao.

Nhờ các chuẩn mới đã giải quyết vấn đề về tính không hoàn hảo của các đơn vị đo lường vật lý .

Tuấn Hà

Tác giả: Hoa sen vàng

| 23