바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")엔지니어링 측정 표준 연구 부서[연구 부서 이사 Takatsuji Toshiyuki] Fujii Kenichi의 쿠라 모토 Naoki 최고 연구원, Mizushima Shigeki 최고 연구원,물질 측정 표준 연구 부서[Research Division Director Takatsu Akiko] Zhang Ruuluu, 표면 및 나노 분석 연구 그룹은 실리콘 단일 크리스탈 구체의 초고전 측정을 통해 실리콘 단일 크리스탈 구체의 형태를 측정하기 위해 노력하고 있습니다기본 물리적 상수그것은Planck Constant세계 최고 수준의 정확도로 측정하여 바카라 꽁 머니 정의의 개정에 크게 기여했습니다
바카라 꽁 머니은 현재 "국제 바카라 꽁 머니 프로토 타입"의 질량으로 정의됩니다 그러나 국제 바카라 꽁 머니 산업의 질량은 표면 오염 등으로 인해 장기적으로 변동하는 것으로 밝혀졌습니다 따라서 보편적 기본 물리적 상수를 기반으로 한 정의를 수정하기 위해 국제 바카라 꽁 머니 원시의 질량의 장기 안정성보다 높은 기본 물리적 상수를 결정하기위한 여러 국가에서 연구가 수행되었습니다 결과적으로 Planck Constant를 기반으로 새로운 바카라 꽁 머니 정의로 이동할지 2018 년에는 심의 할 것입니다
이번에는 바카라 꽁 머니가 매우 높은 정확도를 가지고 있습니다레이저 간섭계표면 분석 시스템에서, 플랑크 상수는 1 nm 미만의 정확도로 직경이 약 94mm 인 실리콘 단결정 구의 형태를 측정함으로써 세계에서 가장 높은 수준의 정확도로 측정되었다 게다가,과학 및 기술 데이터위원회 (CODATA)AIST 및 여러 해외 연구 기관의 플랑크 상수의 고정밀 측정 결과를 기반으로 바카라 꽁 머니의 새로운 정의에 사용 된 플랑크 상수의 가치를 결정했습니다 우리 나라국제 단위 (SI)의 기본 단위의 정의를 결정하는 데 직접적으로 관여 한 것은 이번이 처음이며 약 130 년 만에 바카라 꽁 머니 정의의 개정에 기여하는 역사적 업적이라고 할 수 있습니다
Codata의 Planck Constant 결정에 대한 자세한 내용은 2017 년 10 월 21 일 (현지 시간)에 영국 물리 학회지를 참조하십시오Metrologia수락 된 원고
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바카라 꽁 머니가 개발 한 실리콘 단결정 구의 형태를 측정하는 레이저 간섭계 (왼쪽) 및
평균 직경 (오른쪽)에서 직경 측정의 편차를 보여주는 3 차원 구형 모양 다이어그램 |
측정은 과학의 기초 일뿐 만 아니라 상업 거래 및 법적 규정을 통해 사회 생활에 큰 영향을 미치므로 신뢰할 수 있고 보편적 인 단위 시스템이 필수적입니다 SI는 오늘날 가장 널리 사용되는 단위 시스템이며, 일상 생활에서 첨단 과학에 이르기까지 SI의 혜택은 없습니다
질량 "바카라 꽁 머니"단위와 길이 "미터"단위는 Si를 구성하는 중요한 기본 단위이며 1889 년 첫 번째 판 중 첫 번째 버전국제 체중 및 측정의 국제 총회 (CGPM), 백금 이리듐으로 만든 "국제 바카라 꽁 머니 생산자"의 질량과 "국제 메트릭 생산자"의 길이로 정의되었습니다 그 이후로, 단위의 정의는 신뢰할 수있는 측정을 달성하기 위해 최첨단 과학과 기술을 통합하여 계속 발전했습니다 1983 년, 레이저 기술의 발전에 따라 미터의 정의는 보편적 인 기본 물리적 상수 인 진공의 빛의 속도에 따라 수정되었습니다 이를 통해 국제 미터 생산자보다 약 1,000 배 더 정확한 길이 표준을 설정할 수 있습니다
반면에, 바카라 꽁 머니의 정의는 지금도 변하지 않았으며 약 130 년이 지났습니다 국제 바카라 꽁 머니 원산지국제 체중 및 측정 국 (BIPM)가 엄격한 상태로 저장되지만 질량은 약 100 년 동안 약 50 µg로 추정됩니다 이것은 kg 당 5/100 만 (5 × 10-8)의 작은 변형이지만, 현대 질량 측정 기법으로 무시할 수없는 변화입니다
따라서 약 200 개의 범용 기본 물리 상수 중 하나는 5 × 10-810956_10996 |NMI (National Metrology Standards Agency)그것에 대해 노력하고 있습니다 결과적으로 2011 년 24 번째 CGPM에서는 미래의 국제 바카라 꽁 머니 발명을 폐지하고 다음과 같이 바카라 꽁 머니의 정의를 수정하기로 결심했습니다
"바카라 꽁 머니의 크기는 정확히 6626 07xx × 10-34j s를 정의하여 설정합니다 "
플랑크 상수는 양자 이론에서 가장 중요한 기본 물리 상수 중 하나이며 전자의 질량과 관련이 있습니다 따라서, 현재 1kg은 플랑크 상수에 의해 발현 될 수있다 또한 XX는 정의 개정시 신뢰할 수있는 측정에서 결정됩니다
2014 년 25 번째 CGPM에서 각 국가의 NMIS는 2018 년 26 번째 CGPM에서 바카라 꽁 머니 정의에 대한 개정을 위해 준비를 진행할 것이라는 결의가 해결 될 것입니다 이에 대한 응답으로 2017 년 7 월 1 일까지 측정 결과를 발표하기 위해서는 새로운 바카라 꽁 머니의 기초가 될 것입니다
플랑크 상수는 두 가지 방식으로 측정 할 수 있습니다 하나는Kibble Balance Method, 다른 하나는X- 선 크리스탈 밀도 방법약 40 년 전, 바카라 꽁 머니는 X- 선 결정 밀도 방법을 사용하여 플랑크 상수의 정확한 측정을 시작했습니다 이 방법은 실리콘 단일 결정의 밀도를 포함하고;몰 질량,lttice constant| 실리콘 단결정에 포함 된 원자를 계산Avogadro Constant| Planck 상수와 Avogadro 상수 사이의 엄격한 관계는 Avogadro 상수의 측정 된 값과 거의 동일한 정확도로 계산 될 수 있습니다 본질적으로 안정적인 실리콘의 세 가지 유형동위 원소(28si,29si,30si)가 존재하기 때문에 몰 질량을 결정하기 위해 동위 원소 풍부 비율을 측정해야합니다 이것은 병목 현상이되고 플랑크 상수 측정의 정확도는 3x10입니다-7| 한계였습니다 따라서 국제 연구 협력 "Avogadro International Project28Si는 9999%에만 집중했습니다28Si 단일 크리스탈이 생성되었습니다 2011 년에28SI 단일 크리스탈 사용 Planck Constant는 당시 3 x 10의 최고 정밀도입니다-8(3/100 million) (AIST : 보편적 물리적 라이브 바카라를 기반으로 새로운 킬로그램의) 이 측정 정확도는 국제 바카라 꽁 머니 생산 업체의 장기 안정성을 뛰어 넘었지만 Kibble Balance 방법을 사용하여 American Institute of Standards and Technology (NIST)가 결정한 Planck 상수와 일치하지 않았습니다 따라서 2011 년 24 일 CGPM에서 향후 플랑크 상수를 기반으로 새로운 정의로 이동하기위한 해결책만이 이루어졌으며 정의에 대한 수정은 도달하지 못했습니다
이 연구 개발은 과학 연구를위한 과학 보조금 홍보, "기본 물리적 상수에 의해 질량"바카라 꽁 머니 "단위를 정의하기위한 연구 및 개발을위한 일본 협회의 보조금으로 수행되었습니다 (문제 번호 16H03901)
이번에는 Planck Constant가 Avogadro International Project28SI 단일 크리스탈로부터 연마 된 구가 사용되었습니다 구의 질량 및 직경은 각각 약 1kg 및 약 94mm였으며, 구체의 질량과 부피는 정확하게 측정하여 밀도를 결정 하였다 바카라 꽁 머니에 의해 개발 된 레이저 간섭계가 부피 측정에 사용되었습니다 약 2000 년 방향에서 구의 직경을 측정, 2x10-8의 정확도로 결정되었습니다 직경 측정 정확도는 06 nm이며, 이는 원 원자 거리 (격자 상수)에 해당합니다 이 세계적 수준의 직경 측정은 바카라 꽁 머니 및 정밀 구 영역 측정 기술 (정확도 : 6/10,000 ° C)에 의해 개발 된 정밀 레이저 파장 제어 기술을 사용하여 달성되었습니다 실리콘 구체의 질량은 매우 높은 정밀도와 비교할 수 있습니다진공 균형일본 바카라 꽁 머니 원산지와 비교하여 측정되었습니다
실리콘 구의 표면은 산화물 필름 등으로 만들어진 몇 개의 NM 두께의 표면층으로 덮여있다 실리콘 원자를 계산하여 플랑크 상수를 결정하기 위해, 실리콘 원자 (실리콘 코어)로만 구성된 부분의 질량과 부피를 결정해야한다 그래서 이번에는 새로운 것입니다X-ray photoelectron 분광법and분광 엘립소 메 트리를 사용하여 개발되었습니다 (그림 1) 두 장치에는 실리콘 구체에 대한 회전 메커니즘이 포함되어 구의 전체 표면을 분석 할 수 있습니다 이 시스템은 구형 표면층의 조성을 결정하고 01 nm의 정확도로 구형 표면층의 두께를 추가로 측정 하였다 실리콘 구체의 질량 및 부피를 사용하여 실리콘 코어의 질량 및 부피를 결정하여 실리콘 구의 질량 및 부피를 측정 하였다
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그림 1 바카라 꽁 머니 (왼쪽) 및 스펙트럼 타원체 (오른쪽)에 의해 개발 된 X- 레이 광전자 분광법 시스템 실리콘 구체의 표면층의 구성을 결정할 수 있으며, 표면 층의 두께는 세계에서 가장 높은 정확도 01 nm로 측정 될 수 있습니다 두 장치에는 구형 회전 메커니즘이 포함되어 구의 전체 표면을 분석 할 수 있습니다 |
이번에 측정 된 실리콘 코어의 질량과 부피는 이전에 Avogadro International Project, 24 × 10-8(24/1 억) 이 정확도는 1kg에서 24 µg이며 국제 바카라 꽁 머니 성분 50 µg의 질량 안정성을 초과합니다
그림 2는 2017 년 7 월 1 일까지 전 세계 NMIS에 의해 결정된 플랑크 상수의 값을 보여줍니다 NMIJ (SUN) -2017은 바카라 꽁 머니에 의해 결정된 값입니다 이 값은 Avogadro International Project (IAC-2011, IAC-2015, IAC-2017)에서 이전에 측정 된 값과 잘 일치했습니다 또한 Kibble Balance Method (NIST (US) -2015, NIST (US) -2017, NRC (캐나다) -2017, LNE (France) -2017)을 사용하여 NIST, NRC (National Institute of Canada) 및 NNE)의 Kibble Balance 방법에 의해 측정 된 값과 일치했습니다
Codata는이 8 개의 고정밀 측정을 기반으로 한 판자 상수 조정 값입니다 (Codata-2017, 6626 070 150 (69) × 10-34j s)가 결정되었다 (괄호 안의 숫자는 마지막 숫자의 표준 불확실성을 나타냅니다) Codata-2017은 정확도가 10 x 10-8(1/100 million) 이 정확도는 1kg의 관점에서 10 µg이며, 이는 국제 바카라 꽁 머니 성분 인 50 µg의 질량 안정성보다 훨씬 높습니다 2018 년 11 월에 개최 된 26 번째 CGPM은 Codata-2017의 불확실성이없는 정의 값을 기반으로 새로운 바카라 꽁 머니 정의로의 전환에 대해 논의 할 것입니다
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그림 2 : Codata (Codata-2017)와 결정에 기여한 8 개의 측정 결과에 의해 결정된 플랑크 상수의 조정 값 2018 년 11 월에 개최 된 26 번째 CGPM 은이 조정 값에서 불확실성이없는 정의 된 값을 기반으로 새로운 바카라 꽁 머니 정의로의 전환에 대해 논의 할 것입니다 |
Codata-2017을 결정하는 데 사용되는 8 개의 데이터 중 AIST는 4 가지 값의 측정에 기여했으며 그 중 하나는 AIST에 의해 새로 측정되었습니다 과학 및 기술 분야의 기초가되는 대부분의 단위 시스템은 주로 유럽과 미국에서 구축되었지만, 이는 비 서구와 미국이 단위 시스템의 보편적 인 시스템을 수정하는 데 중요한 역할을 한 것은 이번이 처음이며 AIST의 측정 결과는 약 130 년 만에 바카라 꽁 머니 정의의 개정에 크게 기여할 것으로 예상됩니다
2018 년 11 월에 개최 될 26 차 국제 체중 및 조치 회의에서 플랑크 상수를 기반으로 새로운 정의로 이동하기 위해 결의안이 이루어지면, 새로운 정의는 2019 년 5 월 20 일에 세계 대법원의 날을 중심으로 발효 될 예정입니다
AIST는 정의 개정의 전망으로 플랑크의 상수를 기반으로 높은 정확도를 갖는 서브 밀리그램 및 마이크로 그램 영역의 소규모 질량을 측정하기위한 기술 개발을 시작했습니다 이는 신약 개발 (약물 발견) 및 미세 입자를 대상으로하는 환경 측정과 같은 분야에서 고도로 요구됩니다 현재 고정밀 질량 측정에는 국제 바카라 꽁 머니 산업에 따라 가치있는 질량을 가진 가중치가 필요하지만 소규모 질량과 관련하여 질량의 장기 안정성과 같은 문제로 인해 실질적인 가중치를 사용하는 것은 어렵습니다 이러한 이유로, 우리는 작은 질량을 플랑크의 상수와 연결하는 새로운 원리를 기반으로 측정 기술을 개발하는 것을 목표로합니다