Квантовая метрология

В начале XX века немецкий физик Макс Планк показал, что основные единицы для нашей вселенной могут быть составлены из фундаментальных физических констант (см.табл. 3):

- скорости света;

- постоянной Планка;

- гравитационной постоянной.

Значения этих констант фигурируют в основных уравнениях физики (квантовой электродинамики, общей теории относительности), являются максимально стабильными и не зависят от внешних условий (см.табл. 4).

Однако планковские единицы длины, времени и массы лежат очень далеко от используемых на практике диапазонов. Кроме того, значение гравитационной постоянной до сих пор известно с недостаточной точностью. Но самым главным недостатком единиц является их не воспроизводимость, т. е. в настоящее время нам не известны физические процессы, в которых бы они воспроизводились.

Реальная возможность создания универсальной системы естественных мер появилась после открытия макроскопических квантовых эффектов: сверхпроводимость, сверхтекучесть, квантовый эффект Холла, эффект Джозефсона.

Таблица 3

Планковские единицы

Величина	Обозначение	Значение	Единица
Длина			м
Время			с
Масса			кг

Таблица 4

Значения фундаментальных физических констант и их комбинаций

(по результатам согласования 1986г.)

Величина	Обозначение	Значение	Единица	Относительное стандартное отклонение (примечание)
Скорость света в вакууме				постулировано как точное
Обратная величина кванта магнитного потока				постулировано как точное в 1988г.
Гравитационная постоянная
Постоянная Планка
Заряд электрона
Квант магнитного потока
Масса электрона
Постоянная тонкой структуры			-
Постоянная Авогадро
Постоянная фон-Клитцинга