En mesurant la constante de Planck avec la balance NIST Kibble, les chercheurs ont soigneusement mesuré les effets du champ magnétique généré pour contrer le poids des masses. Dans leurs expériences, ils ont fait varier la masse d'un demi-kilogramme à deux kilogrammes. Dans cette image, Le kilogramme NIST K85 repose sur le NIST K104 pour la mesure de deux kilogrammes. Crédit :NIST
À l'aide d'un appareil de mesure de masse à la pointe de la technologie, des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont fait leur détermination la plus précise à ce jour de la constante de Planck, une valeur scientifique importante qui contribuera à redéfinir le kilogramme, l'unité de masse officielle dans le SI, ou système international d'unités. Accepté pour publication dans la revue Métrologie , ces nouveaux résultats précèdent l'échéance internationale du 1er juillet pour les mesures visant à redéfinir l'ensemble du SI en termes de constantes fondamentales de la nature.
La nouvelle mesure NIST de la constante de Planck est 6,626069934 x 10-
34
kg-m
2
/s, avec une incertitude de seulement 13 parties par milliard. la mesure précédente du NIST, publié en 2016, avait une incertitude de 34 parties par milliard.
Le kilogramme est actuellement défini en termes de masse d'un artefact en platine-iridium stocké en France. Les scientifiques veulent remplacer cet artefact physique par une définition plus reproductible du kilogramme basée sur des constantes fondamentales de la nature.
La constante de Planck permet aux chercheurs de relier la masse à l'énergie électromagnétique. Pour mesurer la constante de Planck, Le NIST utilise un instrument appelé balance Kibble, à l'origine appelé la balance du watt. Les physiciens ont largement adopté le nouveau nom l'année dernière en l'honneur du regretté physicien britannique Bryan Kibble, qui a inventé la technique il y a plus de 40 ans.
La balance Kibble du NIST utilise des forces électromagnétiques pour équilibrer une masse d'un kilogramme. Les forces électromagnétiques sont fournies par une bobine de fil prise en sandwich entre deux aimants permanents. La balance Kibble a deux modes de fonctionnement. Dans un seul mode, un courant électrique traverse la bobine, générer un champ magnétique qui interagit avec le champ magnétique permanent et crée une force ascendante pour équilibrer la masse du kilogramme. Dans l'autre mode, la bobine est soulevée à une vitesse constante. Ce mouvement ascendant induit une tension dans la bobine qui est proportionnelle à la force du champ magnétique. En mesurant le courant, la tension et la vitesse de la bobine, les chercheurs peuvent calculer la constante de Planck, qui est proportionnelle à la quantité d'énergie électromagnétique nécessaire pour équilibrer une masse.
