Квантовая метрология. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Квантовая метрология, естественная метрология Планка, эфирная метрология - наука об измерениях, базирующихся на квантовых явлениях эфира. Основной проблемой квантовой метрологии в течение ХХ века было установление естеств. системы единиц физизических величин на основе фундаментальных констант [1, 2]. Гл. направления в квантовой метрологии: разработка и реализация квантовых эталонов (КЭ); установление соответствия между размерами единиц, воспроизводимых различных КЭ, а также преемственности между ними и традиционными эталонами; выявление и изучение погрешностей КЭ, в т. ч. вызываемых ограничениями макроскопических измерений квантовых величин (напр., неопределенностей соотношением); поиск квантовых явлений, в которых наиболее стабильно и с минимальной погрешностью воспроизводятся значения фундаментальных констант и их комбинаций; уточнение и согласование их значений; развитие методов измерений с наивысшей точностью и мин. порогом чувствительности, основанных на квантовых явлениях эфира.

КЭ единиц физических величин системы СИ

Единица времени (секунда) воспроизводится с помощью квантового цезиевого эталона частоты. Секунда определяется интервалом, в к-ром укладывается 9 192 631 770 периодов колебаний излучения, соответствующего квантовому переходу между уровнями сверхтонкой структуры атома ¹³³Cs с квантовыми числами F=4 и F=3. В состав национальных эталонов единиц времени и частоты помимо цезиевой атомно-лучевой трубки входят также КЭ на основе водородного генератора.

Единица длины (метр)

В течение более 20 лет единица длины поддерживалась с помощью КЭ на основе длины волны l излучения ⁸⁶Кr. С 1983 12-й Генеральной конференцией по мерам и весам рекомендовано новое определение метра, основанное на соотношении l=cn и канонизированном значении скорости света в вакууме с=299 792 458 м/с. Для реализации эталона используют, как правило, гелий-неоновый лазер, частота генерации к-рого n измеряется с помощью КЭ секунды. Это позволяет связать эталоны единиц времени и длины (см. Оптические стандарты частоты). Единица силы тока (ампер) воспроизводится измерением магн. индукции методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на протонах или лёгких ядрах (напр., ⁴Не). Магн. поле создаётся эталонной катушкой точно измеренной геом. конфигурации с рассчитываемым коэф. преобразования тока в индукцию поля. Воспроизведение ампера реализуется в соответствии с соотношением I =w/Kg', где w - частота сигнала ЯМР, К - постоянная эталонной катушки, g' - гиромагнитное отношение ядра. Для протонов g' отличается от идеального значения g=2m_р/h (m_р - магн. момент протона) поправками ~10^-5 вследствие экранировки протона в сферич. объёме Н₂0. Единица эдс (вольт) воспроизводится КЭ, основанном на Джозефсона эффекте [1, 3]; при этом используется соотношение

где N - номер ступеньки на вольт-амперной характеристике джозефсоновского перехода (N ~ 10³, целое число), n - частота эл--магн. излучения, подаваемого на переход. Значение (h/2e) устанавливается в результате согласования значений фундам. констант [2]. Согласованное (1986) значение [4]: h/2e=2,06783461(61)310^-¹⁵ Вб. Единица электрич. сопротивления (ом). В КЭ используется квантовый Холла эффект .Воспроизводимое квантованное значение сопротивления выражается соотношением

где р - целое число (номер плато в квантовом эффекте Холла), отношение h/e² связано с безразмерной постоянной тонкой структуры:

где m₀ - магн. проницаемость вакуума. Значение a может быть установлено независимо от размеров единиц, поддерживаемых эталонами, напр., из измерений аномального магн. момента электрона. Согласованное (1986) значение: a^-¹=137,039895(61) [4].
Методы измерений с наивысшей точностью и минимальным порогом чувствительности. Наиб. широко применяется эффект Джозефсона. На основе сверхпроводящих квантовых интерферометров (сквидов)разработаны методы измерений, порог чувствительности к-рых снижен вплоть до ограничений фундам. характера. Сюда относятся, напр., пиковольтметры (порог чувствительности 10^-¹⁴ В), пикоамперметры (10^-¹⁵ A), веберметр (10^-¹⁹ Вб, т. е. ~ 10^-⁵ кванта потока). Из др. КЭ следует отметить эталоны, основанные на туннельном эффекте, позволяющем в сканирующем туннельном микроскопе достичь при исследовании профиля поверхности разрешающей способности порядка атомных размеров.

Литература по квантовой метрологии

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.