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Le système de mesure le plus couramment utilisé au monde, le Système international d'unités (SI), a été redéfini en 2019. Depuis lors, les unités doivent être définies en termes de constantes de la nature, c'est-à-dire les règles de la nature qui sont fixes et de aucune incertitude, telle que la vitesse de la lumière - et non en termes de références arbitraires.
Cela signifie que de nouvelles recherches pour relier les nombreuses unités du système aux constantes par le biais de réalisations expérimentales ont été demandées.
"La redéfinition a provoqué un besoin de nouvelles réalisations", explique le professeur Jukka Pekola.
Des chercheurs de l'Université d'Aalto ont maintenant trouvé une nouvelle façon prometteuse de relier le watt (l'unité de puissance) aux constantes de la nature. Ils pensent que leur méthode pourrait montrer la voie vers un nouveau standard de puissance; c'est-à-dire une nouvelle façon de produire une quantité d'énergie connue à laquelle d'autres sources d'alimentation et détecteurs peuvent être comparés.
Les chercheurs ont mis au point un appareil qui convertit la fréquence en puissance. La fréquence est une quantité qui peut être définie avec une faible incertitude, et par conséquent, elle fournit une base solide pour une nouvelle norme.
"La fréquence peut être définie très, très précisément. Si vous pouvez faire dépendre les autres quantités de la fréquence d'une manière connue, alors vous avez une norme très précise", explique Pekola.
De plus, les chercheurs ont découvert qu'une telle dépendance obéit à une loi simple avec précision et robustesse.
"Ces caractéristiques augmentent les chances d'utiliser cette méthode comme standard", explique Marco Marín Suárez, doctorant.
« Fondamentalement, il s'agit d'une nouvelle façon potentielle de réaliser un watt, ou un flux d'énergie, simplement en définissant des quantités précédemment connues », décrit Marín Suárez.
Dans l'expérience, la puissance est produite avec un transistor à un électron dans son fonctionnement en tourniquet. Cet appareil a été précédemment prouvé par Pekola pour fonctionner comme une norme potentielle pour l'ampère, l'unité de courant électrique. Il est constitué d'un petit îlot métallique, de fils de source et de drain et d'une électrode de grille, et il peut adresser de très petites puissances.
Le chemin d'une proposition à une nouvelle norme acceptée est long. Les chercheurs d'Aalto espèrent que leurs travaux attireront ensuite l'attention des métrologues qui iront plus loin avec des mesures plus précises.
"Cette première expérience n'était pas encore au niveau de la métrologie. Nous avons pu démontrer que ce principe fonctionne, cependant, et nous avons également montré d'où viennent les principales erreurs. Reste à savoir si cela sera adopté par la communauté de la métrologie." ", résume Pekola.
Les chercheurs cherchent maintenant à faire avancer leur proposition en caractérisant l'adaptation de la loi de conversion fréquence-puissance à leur méthode. Cela augmentera la précision avec laquelle les petites puissances peuvent être calibrées.
Les expériences ont été menées à l'infrastructure de recherche nationale OtaNano. Le groupe du professeur Pekola fait partie du centre d'excellence QTF et de InstituteQ, l'institut quantique finlandais. Les moments de silence montrent la voie vers de meilleurs supraconducteurs
