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美国国家标准与技术研究院(NIST)的物理学家将一个机械物体的温度降至新低,突破了所谓的“量子极限”。
《自然》杂志刊文介绍了NIST的这个新实验。文章描述了如何将一只纳米尺度上的机械鼓---- 一个可以振动的铝薄膜----冷却到低于五分之一个能量量子的温度,这个温度低于量子力学预言的低温度。
NIST的科学家说,理论上这个技术可以把物体冷却到零度,这是一个万物沉寂、没有能量、也没有运动的温度。
“鼓被冷却到的温度越低,在应用中的表现就越好,”该实验的负责人、NIST物理学家JohnTeufel说。“传感器会更加地灵敏;储存器可以保存更久的信息。若用来造量子计算机,计算过程会没有任何失真,可以准确地给出你想要的答案。”
铝鼓的直径200纳米,厚度100纳米,它嵌在一个特殊设计的超导电路中,鼓的振动可以影响在其腔体中来回反射的微波。微波也是电磁波的一种,是一种看不见的“光”,比起可见光来,它的波长更长,频率更低。
我们知道,光子的频率越高,能量就越大,多余的能量自然来自量子鼓本身。当光子积累到一定程度后便从鼓中溢出,带走这些能量,鼓就被冷却下来了。这个原理与大名鼎鼎的激光冷却原理大同小异,1978年NIST次用激光冷却了一个原子,如今激光冷却已经被应用于原子钟等广泛领域。
近的一次NIST实验又有了新的改进----使用“压缩态光”(squeezed light)来驱动电路。“压缩”(Squeezing)是一个量子力学的概念,一个处于压缩态的光子,其噪音或量子扰动被压缩到了低。
在量子扰动的制约下,传统技术只能将物体冷却到了某一个低温度,NIST的团队通过使用压缩光,获得了更加的电流频率。这个特殊的电路可以产生十分“纯净”的光子,将量子扰动控制在低水平,从而突破了低温度的限制。
影响了人类半个世纪的国际计量体系,将在2018年发生重大变革。在量子技术与互联网技术的结合作用下,2018年国际单位制(SI)将重新定义,世界测量技术规则将被重构。
日前,由中国计量院承担的国家质检总局科技计划项目“高准确度真空质量测量系统的建立”项目通过验收。项目在我国建立了大量程1kg的高准确度真空质量测量装置,真空质量测量重复性、灵敏度达到国际水平,成功解决了2018年国际质量单位千克重新定义后质量量值传递技术关键问题。
国际单位制(SI)是全球统一的计量单位制,是构成国际计量体系的基石。国际单位制的核心是7个基本单位,即时间单位“秒”、长度单位“米”、质量单位“千克”、热力学温度“开尔文”、电流单位“安培”、发光强度单位“坎德拉”和物质的量单位“摩尔”。自1971年以来,这7个基本量,一直作为国际单位制的基本单位。
在国际单位制7个基本量中,质量单位是目前靠实物基准复现的。然而,由于实物基准易受环境影响,在长期稳定性方面具有局限性,国际上计划在2018年实现对质量单位“千克”进行重新定义。届时,基于量子物理的质量自然基准将取代目前尚在使用的国际千克原器实物基准,成为国际质量单位新的源头。由于未来的质量单位将在真空中实现,而日常生活的质量工作标准??砝码仍是在空气中使用的,这给质量量值的传递方式带来了一系列问题??除了需要将保存在真空中的质量标准传递到空气中外,还对环境参数进行测量和实时修正。
为此,中国计量院从2013年起,围绕质量单位新定义之后质量量值传递关键技术开展了系列研究。经过多年努力,项目组在真空质量测量、真空质量标准的传递,以及异型砝码表面吸附测量和修正等方面取得了一系列创新成果,建立了测量灵敏度优于0.1μg、满载重复性优于0.47 μg、测量扩展不确定度25 μg(k=2)的高准确度真空质量测量装置;形成了不同材料砝码表面吸附率测量、不确定度评估和吸附修正,空气密度测量,砝码交换称量等一系列具有自主知识产权的技术。
据介绍,项目建立的高准确度真空质量测量装置成功解决了砝码真空质量测量时系统稳定性和保持高真空度之间的矛盾;采用的非接触式分子泵散热方法和多点位多参数循环监测方法,显著提高了装置的测量重复性和稳定性。此外,项目还实现了多种砝码表面吸附与其逆过程的分析,吸附测量扩展不确定度0.0011 μg/cm2(k=2),达到了国际水平。
谜语是指由人们创作出来的,暗射事物或文字等供人猜测的隐语,它由巧妙地隐喻着本体的短谣、韵语或字词的谜面和实际所指的事物的谜底两部分组成,是具有中国特色的民间文化的重要品种之一。古往今来,谜语作品大千世界中,不乏以“杆秤”作谜面谜底的,这些便成为我们所要特别关注的“杆秤谜语”。
“满身花纹影如蛇,空闲日子墙上爬,千斤万斤肩上过,一五一十不虚夸。”这则谜语的谜底是杆秤。“我小小年纪,出门做生意,挈了我辫子,问我多少年纪。”(打一物)谜底:杆秤。同样的还有谜语“花鸡娘山里来,一头拎其起来,问其年纪多少,查其腰里白点。”而“初一起身,十六到京(斤),钩兰玉(喻指秤钩)做媒,蓝(篮)小姐成亲”,谜底还是杆秤。谜面上含有“秤”的谜语有:电子计量秤(打一常言俗语)??重在表现;水面上秤锤浮(打一常言俗语)??重在表现;大升进,小升出;大秤进,小秤出(打一成语)??斗转星移;为何用秤(打一成语)??不知轻重;小秤科白金(打一化学词语)??微量元素;人眼是秤(打一军事词语)??瞄准;世人自有眼如秤(打一军事词语)??民用目标;秤的研究(打一书名)??论衡;天地有杆秤(打一语文词语)??人称省略;天地之间有杆秤(打一语文词语)??人称;天地之间有杆秤(打一成语)??宽宏大量;过秤报数记入簿(打一探骊格)??称谓.文书;钱无少,秤无闪(打一探骊格)??称谓.公;那秤砣是老百姓(打一国际名词)??全民公决;毛重老秤六两(打一中药名)??三七,五加皮;水面上秤砣浮(打一常言俗语)??重在表现;一再提价仍亏秤(打一成语)??三长两短;杆秤台秤弹簧秤(打一电子技术词语)??均衡器;复秤不差半分毫(打一歌词)??星星还是那个星星;数米而炊,秤薪而爨(打一诗词句)??时穷节乃见;校秤员(打一成语)??权衡轻重;人眼是秤(打一人名)??张衡;老秤半斤(打一成语)??三三两两;一再拉着脸,又不给足秤(打一成语)??三长两短;平稳的天平秤(打一成语)??恰如其分。
另外,含“秤”的谜底的谜语有:雁鸿秋水与天平(打一成语)??人眼是秤;干到秋深人不支(打一字谜)??秤;四方归心,统一和平(打一字谜)??秤;棋盘,斜月,流星(打一计量词语)??秤锤;一点一点干,要稳不要急(打一字谜)??秤;雁鸿秋水齐天平(打一成语)??人眼是秤。
现在,市场上大量使用电子秤,杆秤更少见到了。“杆秤谜语”,为我们完整地保留了“杆秤”这一文化遗产的历史记忆。
在战场上,隐藏在草丛中或雪地里的狙击手是危险的敌人,他们总是选择在不可见的情况下,给对方致命的一击。其实,人们生活中也有比狙击手、黑夜里的刺客更可怕的就在身边,它们几乎无处不在,但是我们却看不见、摸不着它们。
随着人类工业化进程的加快,人类的环境质量正面临着严重的恶化。大气中细粒子污染物作为目种重要的污染物,不仅会引起身体功能紊乱,还会直接损伤器官功能,甚至导致癌变。空气污染物中的细颗粒物又称细粒、细颗粒、也就是我们常说的PM2.5。细颗粒物是直径小于等于 2.5 微米(相当于2500纳米)的颗粒物,它能较长时间悬浮于空中。在空气中的含量浓度越高,也表示空气污染越严重。气象和医学普遍认为,由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径在2.5微米以下的细颗粒物,直径仅相当于人类头发直径十分之一大小,不易被鼻腔内的绒毛阻挡,被吸入人体后会直接进入支气管,干扰肺部的气体交换,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病,甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉硬化等心脏疾病。总之这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液,其中的有害气体、重金属等溶解在血液中,对人们身体和健康的危害更大。
运用当代的计量仪器与方法,可以对细颗粒物纳米微观结构与特征进行分析,实现从细颗粒物的源头监控与治理空气污染的问题。比如为污染颗粒物采样样品,通过微纳米计量仪器的离线测量以及基于化学法的来源解析方法进行比对分析,可以满足环境细颗粒物特征和来源监测领域的重要需求。
据有关资料反映,在欧盟国家中,由工业污染产生的PM2.5,可以导致人们的平均寿命减少8.6个月。可见,PM2.5是隐藏在我们身边的一个十分危险的,要发现它、治理它,借助的计量技术手段。
高频电刀(高频手术器)是一种取代机械手术刀进行组织切割的电外科器械。它通过有效电极产生的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热,实现对肌体组织的分离和凝固,从而起到切割和止血的目的。普遍用于普通手术和内镜手术中。
高频电刀临床使用特点:
(1)相比传统手术刀,高频电刀切割速度快、止血效果好、对切口具杀菌作用;
(2)大大缩短了手术时间,减少患者失血量及输血量,减轻患者痛苦,减轻医务人员劳动强度,从而降低并发症及手术费用;
(3)与其他电外科手术器(如:激光刀、微波刀、超声刀、水刀、半导体热凝刀等)相比,高频电刀适用手术范围广,容易进入手术部位,具有操作简便,性价比合理等性。
高频电刀输出功率的准确性、漏电流的安全性直接与临床的手术切割效果及患者的生命安全息息相关,高频电刀属临床使用风险较高的医疗设备。因此,随着高频电刀临床应用的日益广泛,其质量控制也受到高度重视,而高频电刀输出功率的准确性、漏电流的安全性进行定期的校准。JJF1217-2009《高频电刀》国家计量校准规范主要是对高频漏电流、输出功率设定值误差、大输出功率和外壳漏电流等4个参数进行校准。(来源:2016年全国计量科普知识库)
一般家庭(以三口之家为例),通常配备燃气灶具和燃气快速热水器两种燃气用具各1台。燃气灶具每个灶眼的热负荷一般在4kW左右,共计8kW,每小时大消耗的天然气大致为0.8m3/h;热水器通常的型号规格分10升、11升、13升和16升等,对应的热负荷大致为20 kW、22 kW、26 kW、32 kW,每小时消耗的大天然气大致为 2.0 m3/h、2.2 m3/h、2.6 m3/h、3.2 m3/h 。用户可根据各自燃气用具的使用时间测算出燃气使用量,再乘以燃气单价,即可大致计算出燃气费用。通常,一般三口之家(使用灶具和热水器)按平均每天使用燃气灶0.5小时、热水器0.5小时计算,每天燃气消费量约在1.5m3,每月使用燃气约45 m3。以上海为例:按单价3.00元/ m3价格计算,每月的燃气使用费在135元左右。所以,由于各用户的生活习惯不同,每月燃气费在100-200元,应该基本均属正常。如果部分用户家庭燃气设备较多,尤其冬天采用燃气采暖,其燃气用量会急剧上升,加上超量后的阶梯气价,燃气费会出现叠加式增长,用户应特别留意,以免引起不必要的纠纷。燃气用户如对燃气费无异议,应及时缴纳燃气费;如有异议,应及时向有关单位或部门反映,以免产生附加费用(如滞纳金等)。