美國國家標準與技術(shù)研究院(NIST)的物理學(xué)家將一個機械物體的溫度降至新低,突破了所謂的“量子極限”。
《自然》雜志刊文介紹了NIST的這個新實驗。文章描述了如何將一只納米尺度上的機械鼓---- 一個可以振動的鋁薄膜----冷卻到低于五分之一個能量量子的溫度,這個溫度低于量子力學(xué)預(yù)言的低溫度。
NIST的科學(xué)家說,理論上這個技術(shù)可以把物體冷卻到零度,這是一個萬物沉寂、沒有能量、也沒有運動的溫度。
“鼓被冷卻到的溫度越低,在應(yīng)用中的表現(xiàn)就越好,”該實驗的負責(zé)人、NIST物理學(xué)家JohnTeufel說?!皞鞲衅鲿拥仂`敏;儲存器可以保存更久的信息。若用來造量子計算機,計算過程會沒有任何失真,可以準確地給出你想要的答案?!?br />
鋁鼓的直徑200納米,厚度100納米,它嵌在一個特殊設(shè)計的超導(dǎo)電路中,鼓的振動可以影響在其腔體中來回反射的微波。微波也是電磁波的一種,是一種看不見的“光”,比起可見光來,它的波長更長,頻率更低。
我們知道,光子的頻率越高,能量就越大,多余的能量自然來自量子鼓本身。當(dāng)光子積累到一定程度后便從鼓中溢出,帶走這些能量,鼓就被冷卻下來了。這個原理與大名鼎鼎的激光冷卻原理大同小異,1978年NIST次用激光冷卻了一個原子,如今激光冷卻已經(jīng)被應(yīng)用于原子鐘等廣泛領(lǐng)域。
近的一次NIST實驗又有了新的改進----使用“壓縮態(tài)光”(squeezed light)來驅(qū)動電路?!皦嚎s”(Squeezing)是一個量子力學(xué)的概念,一個處于壓縮態(tài)的光子,其噪音或量子擾動被壓縮到了低。
在量子擾動的制約下,傳統(tǒng)技術(shù)只能將物體冷卻到了某一個低溫度,NIST的團隊通過使用壓縮光,獲得了更加的電流頻率。這個特殊的電路可以產(chǎn)生十分“純凈”的光子,將量子擾動控制在低水平,從而突破了低溫度的限制。
每個人都量過體溫。把溫度計放在腋下,細細的水銀柱開始上升。原來,水銀遇熱膨脹。體溫越高,水銀柱上升也越高。
多數(shù)金屬具有水銀的特性(水銀也是金屬):熱脹冷縮。們在自己的工作中不得不考慮到這一點。例如,鋪設(shè)輸電線,那么,在寒冷的冬天,由于金屬收縮,電線必然斷裂。再看一看鐵路的接軌處留有軌縫。為什么?在炎熱的夏天,金屬膨脹,鐵軌變長。莫斯科和圣彼得堡之間的鐵軌夏天比冬天長300m。
溫度計的根據(jù)是,只要遇熱量相等,水銀柱上升的高度也相等。沿水銀柱做上記號。溫度計的水銀柱每上升1cm,表示人的體溫上升1℃。
個提出溫度概念的是二世紀的古代醫(yī)生加連。醫(yī)生們發(fā)現(xiàn),人的健康和人的溫度之間有一定的聯(lián)系。不同的藥物調(diào)整體溫的作用不同。加連建議,藥物對體溫的這種不同作用可分為12標度。
但對溫度有真正科學(xué)理解的,則從伽利略開始。他在研究熱量的過程中發(fā)明了溫度計。16世紀末伽利略的溫度計由充滿空氣的玻璃球和有一根管子從玻璃球通往盛水的容器組成。如果用手碰一下玻璃球,球的溫度升高,球里的空氣膨脹,就把管子里的水?dāng)D出去。
一段時間后,產(chǎn)生了溫度標度的想法。1724年,荷蘭的玻璃吹制工達尼埃爾?華倫海特推出世界上支現(xiàn)代化的溫度計。對于溫度標度,他使用幾個的支點。他把冰、食鹽和氯化銨的混合物的溫度確定為低支點,把溫度計浸入兩個支點之間的距離分成32等分。他通過測量人的體溫來檢驗標度。這種華氏溫標被認為很準確,直到今天英國和美國還在使用。
攝氏溫度計也是1724年提出的,它把水結(jié)冰作為零度,而把水沸騰作為100℃。
值得一提的還有德列爾溫標。18世紀上半葉,俄國十分流行這種水銀溫度計。它的標度分成150等分。這種溫度計存在時間不長,很快讓位列氏溫標。而列氏溫標在30年代被攝氏溫標取代。
物體放熱,在遠處也能感覺到。這種看不見的熱射線叫紅外線。紅外線溫度計將接收到的熱射線換成可看得見的信號。正是用這種溫度計測量航空航天的發(fā)動機。這種溫度計還用于醫(yī)學(xué)上診病。在溫度計發(fā)明前,古代的天文學(xué)家就會測量天空星星的溫度,這又是怎么回事呢?
那是根據(jù)顏色。紅色的星星,例如大角,被認為是“冷”星?,F(xiàn)代科學(xué)證實,紅星總共只有3000℃。黃星跟太陽差不多,是紅星的一倍。熱的是白星,例如天狼星和織女星。
古代的鐵匠也是根據(jù)顏色確定金屬溫度的,以便在需要的時候淬火或回火。
利用溫度和顏色的關(guān)系,發(fā)明有趣的溫差顏料??隨著溫度改變顏色的強度。把它用于無線電零件板,只要看一眼設(shè)備,根據(jù)顏色就能知道加熱是否過度。
現(xiàn)在,許多國家用新方法測量體溫,而不用通常的水銀溫度計。因為水銀有毒,玻璃又很容易打碎。電溫度計安全方便,把傳感器貼在身體上,溫度計的小窗口亮起體溫的數(shù)字,如果體溫達到危險的程度,還能聽到警報聲。
吳健雄是世界的核物理學(xué)家,“東方居里夫人”,在β衰變研究領(lǐng)域具有世界性的貢獻。她1944年參加“曼哈頓計劃”,1958當(dāng)選為美國科學(xué)院院士,1975年任美國物理學(xué)會任女性會長。
吳健雄在實驗核物理方面的研究工作涉及面廣。她尤其注意實驗技術(shù)的不斷改進,曾對多種核輻射測量儀器的開發(fā)、改進做出了貢獻,例如薄窗蓋革計數(shù)器、某些塑料閃爍探測器。
吳建雄為大家所熟知的是她驗證了李政道、楊振寧提出的宇稱不守恒理論。1956年李政道、楊振寧提出在β衰變過程中宇稱可能不守恒之后,吳健雄設(shè)計了實驗來證明這一的理論。實驗要求原子的振動、轉(zhuǎn)動降到低而且排齊,她需要了一個“冰屋”來使核不動,這“冰屋”的溫度低到溫度0.01K,還要施加10 T 強磁場。當(dāng)時任何大學(xué)實驗室都不能滿足如此苛刻的實驗要求,她聯(lián)系了擁有全美高水平實驗室的美國國家標準局(NBS,美國標準技術(shù)院的前身),希望利用該局的國家計量絕熱去磁裝置來做她的“冰屋”,結(jié)果 得到熱烈歡迎,并邀請她到NBS來做實驗。
在NBS的大力協(xié)助下,吳健雄實現(xiàn)了把鈷 -60 原子核自旋方向幾乎都控制在同一方向,而觀察鈷 -60 原子核β衰變放出的電子的出射方向。他們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)電子的出射方向都和鈷 -60 原子核的自旋方向相反。就是說,鈷 -60 原子核的自旋方向和它的β衰變的電子出射方向形成左手螺旋,而不形成右手螺旋。但如果宇稱守恒,左右手螺旋兩種機會相等。因此,這個實驗結(jié)果證實了弱相互作用中的宇稱不守恒。在整個物理學(xué)界產(chǎn)生了極為深遠的影響。
高頻電刀(高頻手術(shù)器)是一種取代機械手術(shù)刀進行組織切割的電外科器械。它通過有效電極產(chǎn)生的高頻高壓電流與肌體接觸時對組織進行加熱,實現(xiàn)對肌體組織的分離和凝固,從而起到切割和止血的目的。普遍用于普通手術(shù)和內(nèi)鏡手術(shù)中。
高頻電刀臨床使用特點:
(1)相比傳統(tǒng)手術(shù)刀,高頻電刀切割速度快、止血效果好、對切口具殺菌作用;
(2)大大縮短了手術(shù)時間,減少患者失血量及輸血量,減輕患者痛苦,減輕醫(yī)務(wù)人員勞動強度,從而降低并發(fā)癥及手術(shù)費用;
(3)與其他電外科手術(shù)器(如:激光刀、微波刀、超聲刀、水刀、半導(dǎo)體熱凝刀等)相比,高頻電刀適用手術(shù)范圍廣,容易進入手術(shù)部位,具有操作簡便,性價比合理等性。
高頻電刀輸出功率的準確性、漏電流的安全性直接與臨床的手術(shù)切割效果及患者的生命安全息息相關(guān),高頻電刀屬臨床使用風(fēng)險較高的醫(yī)療設(shè)備。因此,隨著高頻電刀臨床應(yīng)用的日益廣泛,其質(zhì)量控制也受到高度重視,而高頻電刀輸出功率的準確性、漏電流的安全性進行定期的校準。JJF1217-2009《高頻電刀》國家計量校準規(guī)范主要是對高頻漏電流、輸出功率設(shè)定值誤差、大輸出功率和外殼漏電流等4個參數(shù)進行校準。(來源:2016年全國計量科普知識庫)
被中香爐從嚴格意義上講不屬于度量衡范疇。它是我國古代香薰被褥的球形小爐,其早的記載見于西漢司馬相如的《美人賦》。西漢時劉歆的《西京雜記》中有這樣的記載,“長安巧工丁緩者,為常滿燈......又作臥褥香爐,一名被中香爐。本出房風(fēng),共法后絕,至緩始復(fù)為之。為機環(huán)轉(zhuǎn)運四周,而爐體常平,可置之被褥,故以為名。”“被中香爐”然是古人的生活用品,但其構(gòu)造卻揭示了物理學(xué)、計量學(xué)的一個重要原理,即古人為防止香爐中盛香料的香盂隨香爐的晃動而傾覆,便設(shè)計了“內(nèi)持平環(huán)”和“外持平環(huán)”,將懸掛香盂的內(nèi)持平環(huán)懸掛在外持平環(huán)上,使兩個持平環(huán)的軸孔正好垂直,軸心線的夾角正好為90?。由此內(nèi)持平環(huán)就能避免香盂前后方向傾斜;外持平環(huán)則能防止香盂內(nèi)持平環(huán)在軸向方向傾斜。由此香盂隨重心作用始終能保持水平,無論香爐怎么轉(zhuǎn)動,香盂斗不至傾覆。被中香爐的這種結(jié)構(gòu)設(shè)計與現(xiàn)在陀螺儀中“萬向支架”的原理非常相似。(來源:浙江省計量科學(xué)研究院)
加氣機主要由LPG液相管路和氣相管路、閥門、流量計、溫度傳感器、電子計控裝置、氣液分離裝置、加氣機殼體及回液口等部分組成。加氣機的大允許誤差為正負1.0%。液化石油氣加氣機作為國家管理的計量器具,質(zhì)監(jiān)部門對其實施全過程監(jiān)管。在生產(chǎn)環(huán)節(jié),加氣機制造單位應(yīng)按照1015-2014《計量器具型式評價通用規(guī)范》,對新研制的各種形式的加氣機都要申請型式評價,申請前還應(yīng)取得經(jīng)國家的防爆檢測單位出具的、符合國家有關(guān)防爆標準的防爆合格證。液化石油氣加氣機投入使用前,經(jīng)計量行政部門依法授權(quán)的法定計量檢定機構(gòu)強制檢定合格。液化石油氣加氣機使用過程中,接受法定計量檢定機構(gòu)一年兩次的強制檢定。液化石油氣加氣機的維修應(yīng)由具有合法維修資質(zhì)的單位進行修理。修理后的加氣機應(yīng)重新由法定計量機構(gòu)檢定合格后方可投入使用。
液化石油氣加氣機應(yīng)具有付費金額指示功能。小付費金額單位為0.01元。加氣機加氣前,可以有電子計控裝置顯示選擇的單價,單價應(yīng)可調(diào)。具有流量計系數(shù)和密度設(shè)定功能的加氣機,應(yīng)對電子計控裝置進行有效封印,確保流量計系數(shù)和密度不被隨意更改。