Het meest gebruikte meetsysteem ter wereld, het International System of Units (SI), werd in 2019 opnieuw gedefinieerd. geen onzekerheid, zoals de snelheid van het licht - en niet in termen van willekeurige referenties.

Dit heeft ertoe geleid dat er behoefte is aan nieuw onderzoek om de vele eenheden van het systeem te relateren aan de constanten door middel van experimentele realisaties.

"Door de herdefiniëring is er behoefte aan nieuwe realisaties", zegt professor Jukka Pekola.

Onderzoekers van Aalto University hebben nu een veelbelovende nieuwe manier gevonden om de watt (de eenheid van vermogen) te koppelen aan de constanten van de natuur. Ze geloven dat hun methode de weg kan wijzen naar een nieuwe energiestandaard; dat wil zeggen, een nieuwe manier om een ​​bekende hoeveelheid stroom te produceren waarmee andere stroombronnen en detectoren kunnen worden vergeleken.

De onderzoekers hebben een apparaat ontwikkeld dat frequentie omzet in stroom. Frequentie is een grootheid die met een lage onzekerheid kan worden ingesteld en biedt daarom een ​​solide basis voor een nieuwe standaard.

"Frequentie kan heel, heel precies worden gedefinieerd. Als je de andere grootheden op een bekende manier kunt laten afhangen van de frequentie, dan heb je een zeer nauwkeurige standaard", zegt Pekola.

Bovendien hebben de onderzoekers ontdekt dat een dergelijke afhankelijkheid nauwkeurig en robuust aan een eenvoudige wet gehoorzaamt.

"Deze kenmerken vergroten de kans om deze methode standaard te gebruiken", zegt promovendus Marco Marín Suárez.

"Kortom, dit is een potentiële nieuwe manier om een ​​watt of energiestroom te realiseren, gewoon door eerder bekende hoeveelheden in te stellen", beschrijft Marín Suárez.

In het experiment wordt stroom opgewekt met een enkelvoudige elektronentransistor in zijn tourniquetbedrijf. Dit apparaat heeft eerder door Pekola bewezen te werken als een potentiële standaard voor de ampère, de eenheid van elektrische stroom. Het bestaat uit een klein metalen eiland, aan- en afvoerleidingen en een poortelektrode, en kan zeer kleine vermogens aan.

De weg van een voorstel naar een daadwerkelijk geaccepteerde nieuwe standaard is lang. Aalto-onderzoekers hopen dat hun werk vervolgens de aandacht zal trekken van metrologen die verder zouden gaan met nauwkeurigere metingen.

"Dit eerste experiment was nog niet op het niveau van metrologie. We konden echter aantonen dat dit principe werkt, en we hebben ook aangetoond waar de belangrijkste fouten vandaan komen. Het valt nog te bezien of dit door de metrologiegemeenschap wordt overgenomen ," vat Pekola samen.

De onderzoekers proberen nu hun voorstel naar voren te schuiven door te karakteriseren hoe goed de wet op de frequentie-naar-stroomconversie zich aanpast aan hun methode. Dit verhoogt de nauwkeurigheid waarmee kleine vermogens kunnen worden gekalibreerd.

De experimenten zijn uitgevoerd op de nationale onderzoeksinfrastructuur van OtaNano. De groep van professor Pekola maakt deel uit van het QTF Centre of Excellence en InstituteQ, het Finse kwantuminstituut. + Verder verkennen

Momenten van stilte wijzen de weg naar betere supergeleiders