Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 22/02/2010 16:19 (GMT+7)

Định nghĩa chính xác đơn vị nhiệt độ (Kelvin) nhờ kỹ thuật phổ laser

Hằng số Boltzmann, k B, là một hắng số cơ bản của tự nhiên liên hệ năng lượng động lực của các hệ hạt vi mô (ví dụ như phân tử khí...) với nhiệt độ của chúng. Vì thế, nó cũng tạo ra một sự liên kết giữa thế giới vi mô của các nguyên tử, phân tử và các tính chất vĩ mô của hệ ví dụ như áp suất... Hơn nữa, chỉ có duy nhất một kỹ thuật có thể xác định chính xác hằng số này là phương pháp đo vận tốc âm thanh trong khí Argon (Ar), cho độ chính xác 2 phần triệu (2ppm). Cũng có thể xác định hằng số này từ một số phương pháp khác ví dụ như đo nhiễu trong điện trở, xác định hằng số điện môi của khí, đo bức xạ phát ra từ các vật đen... nhưng đều cho độ chính xác kém hơn rất nhiều. Hiện tại, có nhiều kỹ thuật khác nhau để xác định kB nhưng cho những sai số hệ thống khác nhau và đều có những ý nghĩa hết sức quan trọng đối với Ủy ban Đo lường Quốc tế tại Paris (International Committee for Weights and Measures - CIPM), đang có kế hoạch định nghĩa lại thang nhiệt độ Kelvin dựa trên hằng số Boltzmann (kế hoạch cho đến năm 2011).

Sơ đồ nguyên lý của phép đo

Hiện tại, 1 Kelvin được định nghĩa là 1/273,16 sự sai khác nhiệt độ giữa không độ tuyệt tối và điểm ba của nước cực kỳ tinh khiết tại một áp suất nhất định. Trongkhi kỹ thuật điểm ba có thể định nghĩa 1 Kelvin với độ chính xác tới 1 phần triệu, nhưng vấn đề phức tạp khác nảy sinh là định nghĩa này dựa trên những trạng thái vật lý xác định cần phải tái tạo lạivới một khi định nghĩa Kelvin với độ chính xác cao đòi hỏi. Tuy nhiên, CIPM lại muốn định nghĩa Kelvin và các đơn vị SI khác trên cơ sở những hằng số cơ bản. Và trong trường hợp Kelvin, có thể thuđược những kết quả chính xác từ những hằng số cơ bản là hằng số Boltzmann và đơn vị giây, có thể cho độ chính xác tới 1/10 16.

Mới đây, Christian Chardonnet cùng các cộng sự của Institut Galilee, Đại học Paris 13 khẳng định rằng họ đã phát triển kỹ thuật phổ laser để tạo ra một cách khác cho phép đo hằng số Boltzmann với độ chính xác tới một phần triệu. Kỹ thuật này khai thác một thực tế là chuyển động nhiệt của các phân tử NH 3sẽ làm mờ đi các peak trong phổ hấp thụ quang học trong một quá trình gọi là sự mở rộng vạch phổ do nhiệt. Độ rộng của sự mở rộng vạch phổ được xác định nhờ hằng số kB­ cũng như là áp suất và nhiệt độ của khí và tần số ánh sáng hấp thụ. Bằng các đo đạc độ rộng vạch phổ mở rộng là một hàm của áp suất ở nhiệt độ và tần số xác định, nhóm của Chardonnet đã xác định được hằng số kB với độ chính xác tới 2 phần mười ngàn (cụ thể là 1,38065(26).10 -23J.K-1).

Phổ hấp thụ ở các giá trị áp suất khác nhau

Mặc dù đây chưa phải là độ chính xác mà CIPM mong muốn, nhưng các nhà nghiên cứu tự tin rằng về mặt nguyên lý, kỹ thuật này có thể được cải thiện để cho độ chínhxác tới 1 phần triệu. Đặc biệt, nhóm có ý sử dụng các quá trình điều khiển nhiệt độ một cách chuẩn xác hơn trong thí nghiệm để đạt sự ổn định nhiệt độ tới một phần triệu. Đồng thời, nhóm cũng đang cóý định tăng lượng khí NH 3trên đường truyền của tia laser và cải thiện sự ổn định của tia laser nhằm cho phép thu thập được nhiều dữ liệu hơn trong một thời gian ngắn (một cách để giảm saisố). Có thể xem chi tiết các kết quả vừa công bố trên Phys. Rev. Lett. 98 250801 .

Xem Thêm

Phát huy vai trò, trách nhiệm của đội ngũ trí thức trong sự nghiệp đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc
Ngày 25/6/2025, tại Tp. Huế, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) chủ trì, phối hợp với Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật thành phố Huế (Liên hiệp Hội TP. Huế) tổ chức Hội thảo “Phát huy vai trò, trách nhiệm của đội ngũ trí thức để góp phần tích cực cho sự nghiệp đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc theo tinh thần Nghị quyết số 45-NQ/TW ngày 24/11/2023”.
An Giang: 8 giải pháp thực hiện đột phá phát triển khoa học công nghệ
Đến nay, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội tỉnh) đã tập hợp được 40 hội, tổ chức thành viên với 9.554 hội viên cá nhân, trong đó có hơn 3.451 hội viên trí thức. An Giang xác định và đề ra mục tiêu về đột phá phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số (KHCN, ĐMST, CĐS) đến năm 2030.
Thanh Hoá: Hội thảo KH về giải quyết tình trạng thiếu lao động ở nông thôn, lao động trực tiếp tham gia SX nông nghiệp
Sáng ngày 27/5/2025, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội) phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ, Viện Nông nghiêp tổ chức Hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp giải quyết tình trạng thiếu lao động sản xuất ở khu vực nông thôn, lao động có kỹ thuật, tay nghề cao trực tiếp tham gia sản xuất nông nghiệp, nhất là nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, nông nghiệp hữu cơ”.
Bình Thuận: Đẩy mạnh ứng dụng khoa học, công nghệ vào sản xuất
Sáng ngày 27/5, tại thành phố Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh tổ chức hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp đột phá trong ứng dụng tiến bộ khoa học, công nghệ vào thực tiễn quản lý và sản xuất trên địa bàn tỉnh Bình Thuận”.

Tin mới

Xây dựng Đảng bộ trong sạch, vững mạnh, tập hợp, đoàn kết trí thức KH&CN phục vụ phát triển đất nước trong kỷ nguyên mới
Kể từ khi Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) được thành lập ngày 26/03/1983, Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam đã trải qua 9 kỳ Đại hội, mỗi kỳ Đại hội đã thực sự trở thành những mốc son quan trọng, đánh dấu bước phát triển cả về tư duy chính trị lẫn phương thức hoạt động của toàn hệ thống.
Hành trình phát triển văn hóa, ngôn ngữ, giáo dục bền vững của Viện CLEF
Ngày 9/7, Viện Nghiên cứu Phát triển Văn hóa, Ngôn ngữ và Giáo dục (Viện CLEF) đã tổ chức lễ kỷ niệm 5 năm thành lập. Đây là dịp để nhìn lại hành trình hình thành và phát triển của Viện, là lời tri ân sâu sắc gửi tới các đối tác, chuyên gia và cộng đồng học thuật đã luôn đồng hành, hỗ trợ và tiếp sức cho những bước tiến của Viện trong suốt thời gian qua.