“Ha egy rajongó a Netflix-sorozat “Idegen Dolgokat, hogy” látta az éghajlati szezonban három jelenet, amelyben Dustin akar hízelegni az okos távolsági barátnője Suzie több, mint egy amatőr rádió kapcsolat a elmondtam neki, hogy a pontos értéket az úgynevezett Planck-állandó, ami történetesen a kódot, hogy nyitott egy biztonságos, amely tartalmazza a kulcs szükséges, hogy bezárja a kaput, hogy egy rosszindulatú alternatív univerzum.
de mielőtt Suzie elmondja a mágikus számot, magas árat követel: Dustin kell énekelni a főcímdalt a film ” a Végtelen történet.”
Ez mind arra késztette Önt, hogy azon tűnődjön: mi is pontosan Planck állandója?
az állandó — amelyet 1900-ban Max Planck nevű német fizikus dolgozott ki, aki 1918-ban Nobel-díjat nyerne munkájáért-a kvantummechanika döntő része, a fizika ága, amely az anyagot alkotó apró részecskékkel és a kölcsönhatásukban részt vevő erőkkel foglalkozik. A számítógépes chipektől a napelemektől a lézerekig ” a fizika magyarázza, hogyan működik minden.”
a Hirdetés
A Láthatatlan Világ, a Ultrasmall
Planck, illetve más, a fizikusok az 1800-as években, majd 1900-as évek elején megpróbálták megérteni a különbség a között, hogy a klasszikus mechanika — a mozgás szervei a megfigyelhető világ körülöttünk, által leírt Sir Isaac Newton a késő 1600-as években — egy láthatatlan világ, a ultrasmall, hol energia viselkedik bizonyos szempontból olyan, mint egy hullám, bizonyos tekintetben olyan, mint egy részecske, is ismert, mint a foton.
“a kvantummechanikában a fizika különbözik a makroszkopikus világban szerzett tapasztalatainktól” – magyarázza Stephan Schlamminger, a National Institute of Standards and Technology fizikusa e-mailben. Magyarázatként egy ismerős harmonikus oszcillátor példáját idézi, egy gyermeket egy swingkészleten.
“a klasszikus mechanikában a gyermek bármilyen amplitúdóban (magasságban) lehet a swing útján” – mondja Schlamminger. “A rendszer energiája arányos az amplitúdó négyzetével. Ezért a gyermek bármilyen folyamatos energiatartományban ingadozhat nullától egy bizonyos pontig.”
de amikor a kvantummechanika szintjére lépsz, a dolgok másképp viselkednek. “Az oszcillátor energiájának mennyisége diszkrét, mint a létrán lévő lépcsők” – mondja Schlamminger. “Az energiaszinteket h-szor F választja el, ahol f a foton frekvenciája-a fényrészecske-egy elektron felszabadul vagy elnyeli, hogy az egyik energiaszintről a másikra menjen.”
ebben a 2016-os videóban egy másik NIST fizikus, Darine El Haddad magyarázza Planck állandóját a cukor kávéba helyezésének metaforájával. “A klasszikus mechanikában az energia folyamatos, ami azt jelenti, hogy ha beveszem a cukoradagolómat, bármilyen mennyiségű cukrot önthetek a kávémba” – mondja. “Minden energia mennyisége rendben van.”
” de Max Planck valami nagyon mást talált, amikor mélyebbre nézett, magyarázza a videóban. “Az energia kvantált, vagy diszkrét, ami azt jelenti, hogy csak egy vagy két vagy három cukorkockát adhatok hozzá. Csak egy bizonyos mennyiségű energia megengedett.”
Planck állandója határozza meg a foton által Hordható energia mennyiségét annak a hullámnak a frekvenciája szerint, amelyben utazik.
Az elektromágneses sugárzás és az elemi részecskék “lényegében mind részecske -, mind hullámtulajdonságokat mutatnak” – magyarázza Fred Cooper, a Santa Fe Intézet külső professzora, egy független Kutatóközpont Új-Mexikóban, e-mailben. “Az alapvető állandó, amely ezen entitások e két aspektusát összeköti, a Planck állandó. Az elektromágneses energiát nem lehet folyamatosan továbbítani, hanem diszkrét fény fotonok továbbítják, amelyek energiáját E = hf adja, ahol H a Planck állandója, f pedig a fény frekvenciája.”
reklám
kissé változó állandó
a Planck állandójával kapcsolatos nemtudósok számára az egyik zavaró dolog az, hogy a hozzá rendelt érték apró összegekkel változott az idő múlásával. 1985-ben az elfogadott érték h = 6, 626176 x 10-34 Joule másodperc volt. A jelenlegi számítás, amelyet 2018-ban végeznek, h = 6, 62607015 x 10-34 Joule másodperc.
“míg ezek az alapvető állandók az univerzum szövetében vannak rögzítve, mi, emberek nem ismerjük pontos értékeiket” – magyarázza Schlamminger. “Kísérleteket kell építenünk, hogy ezeket az alapvető állandókat az emberiség legjobb képességeinek megfelelően mérjük. Tudásunk néhány kísérletből származik, amelyeket átlagosan a Planck-állandó átlagértékének előállítására hoztak létre.”
a Planck állandójának mérésére a tudósok két különböző kísérletet alkalmaztak — a Kibble balance és a röntgen kristálysűrűség (XRCD) módszert, és idővel jobban megértették, hogyan lehet pontosabb számot kapni. “Amikor egy új számot közzétesznek, a kísérletezők előterjesztik a legjobb számukat, valamint a mérés bizonytalanságának legjobb számítását” – mondja Schlamminger. “Az állandó valódi, de ismeretlen értékének remélhetőleg plusz/mínusz intervallumban kell lennie a közzétett szám körüli bizonytalanságnak, bizonyos statisztikai valószínűséggel.”Ezen a ponton” biztosak vagyunk abban, hogy az igazi érték nem messze van. A Kibble balance és az XRCD módszer annyira különbözik egymástól, hogy nagy véletlen egybeesés lenne, hogy mindkét módszer olyan jól egyetért véletlenül.”
Ez az apró pontatlanság a tudósok számításaiban nem nagy ügy a dolgok rendszerében. De ha Planck állandója szignifikánsan nagyobb vagy kisebb szám lenne, “az egész világ körülöttünk teljesen más lenne” – magyarázza Martin Fraas, a Virginia Tech matematikai adjunktusa e-mailben. Ha az állandó értékét növelték, például a stabil atomok sokszor nagyobbak lehetnek, mint a csillagok.
a kilogramm mérete, amely 2019.május 20-án lépett hatályba, a Nemzetközi Súly-és Intézkedésügyi hivatal (amelynek Francia rövidítése a BIPM) megállapodása szerint, most a Planck állandóján alapul.
hirdetés