Het meest gebruikte meetstelsel ter wereld, het Internationaal Stelsel van Eenheden (SI), is in 2019 geherdefinieerd. Sindsdien moeten eenheden worden gedefinieerd in termen van de natuurconstanten – dat wil zeggen de regels van de natuur die vastliggen en geen onzekerheid kennen, zoals de snelheid van het licht – en niet in termen van willekeurige referenties.
Dit betekent dat er nieuw onderzoek nodig is om de vele eenheden van het systeem te relateren aan de constanten door middel van experimentele realisaties, schrijft de Aalto Universiteit in dit persbericht. De herdefiniëring heeft geleid tot een behoefte aan nieuwe realisaties, aldus professor Jukka Pekola.
Onderzoekers van de Aalto Universiteit hebben nu een veelbelovende nieuwe manier gevonden om de watt (de eenheid van vermogen) te koppelen aan de constanten van de natuur. Zij menen dat hun methode de weg kan wijzen naar een nieuwe energiestandaard, d.w.z. een nieuwe manier om een a-priori bekende hoeveelheid energie te produceren waarmee andere energiebronnen en detectoren kunnen worden vergeleken.
Apparaat zet frequentie om in vermogen
De onderzoekers hebben een apparaat ontwikkeld dat frequentie omzet in vermogen. Frequentie is een grootheid die met weinig onzekerheid kan worden vastgesteld, en vormt daarom een solide basis voor een nieuwe standaard. Frequentie kan heel, heel precies worden gedefinieerd.
“Als je de andere grootheden op een bekende manier van frequentie kunt laten afhangen, dan heb je een heel nauwkeurige standaard,” zegt Pekola.
Bovendien hebben de onderzoekers ontdekt dat die afhankelijkheid gehoorzaamt aan een eenvoudige wetmatigheid met nauwkeurigheid en robuustheid.
“Deze eigenschappen vergroten de kans om deze methode als standaard te gebruiken,” vertelt promovendus Marco Marín Suárez. “In principe is dit een potentiële nieuwe manier om een watt, of energieflux, te realiseren door alleen maar eerder bekende grootheden in te stellen.”
Aantrekken van metrologen
In het experiment wordt stroom opgewekt met een transistor met één elektron in zijn draaischijfwerking. Van dit apparaat is eerder door Pekola aangetoond dat het werkt als een potentiële standaard voor de ampère, de eenheid van elektrische stroom. Het bestaat uit een klein metalen eiland, bron- en afvoerdraden en een gate-elektrode, en het kan zeer kleine vermogens aan.
De weg van een voorstel tot een werkelijk aanvaarde nieuwe standaard is lang. De Aalto-onderzoekers hopen dat hun werk vervolgens de aandacht zal trekken van metrologen die er met preciezere metingen verder mee kunnen gaan.
“Dit eerste experiment was nog niet op het niveau van de metrologie. Maar we konden wel aantonen dat dit principe werkt, en we hebben ook laten zien waar de grootste fouten vandaan komen. Het valt nog te bezien of dit wordt overgenomen door de metrologiegemeenschap,” vat Pekola samen.
De onderzoekers proberen hun voorstel nu verder te ontwikkelen door te karakteriseren hoe goed de omzettingswet van frequentie naar vermogen zich aan hun methode aanpast. Dit zal de nauwkeurigheid verhogen waarmee kleine vermogens kunnen worden gekalibreerd.
Lees hier het originele artikel in Nature Nanotechnology.
Ook interessant: Data versturen via laser-communicatie effectiever en veiliger dan via radiofrequentie
Geselecteerd voor jou!
Innovation Origins is het Europese platform voor innovatienieuws. Naast de vele berichten van onze eigen redactie in 15 Europese landen, selecteren wij voor jou de belangrijkste persberichten van betrouwbare bronnen. Zo blijf je op de hoogte van alles wat er gebeurt in de wereld van innovatie. Ben jij of ken jij een organisatie die niet in onze lijst met geselecteerde bronnen mag ontbreken? Meld je dan bij onze redactie.
