Basiseenheden en natuurkundige theorieën

[jkien]

Vergelijk het met het fabriceren van een bol silicium om via interferometrie te bepalen hoe groot deze is, en daarmee hoeveel atomen erin zitten.

 

De vraag is in hoeverre dat vergelijkbaar is. Het aantal wordt daar helemaal niet geteld maar geschat. Met rontgen wordt eenmalig de afstand tussen de atomen gemeten, daarmee bereken je het aantal deeltjes per m³, en dat vermenigvuldigd met 4/3 πR³ is de schatting van het aantal atomen in de bol. 

 

 

Voor praktische metingen heb je natuurlijk andere instrumenten die gekalibreerd zijn. Wat de allerbeste aankan durf ik niet niet zeggen, maar bijv een hp/agilent apparaat van een paar duizend euro meet 6 a 7 siginificante cijfers, kalibratie zal denk ik nauwkeurig zijn op de eerste 5 gedurende een jaar.

 

En het risico is dat dat dure gekalibreerde apparaat vanaf 2018 waardeloos is. De ijking is dan ongeldig geworden, en de nieuwe definitie van de stroomeenheid op basis van elektronen tellen is alleen geschikt voor heel kleine stroompjes. Hoe je die definitie moet opschalen naar mA t/m A is onbekend.

[Professor Puntje]

@ 317070
 
Als je een zekere stof in de microgolfoven steekt zal die stof op een specifieke manier reageren. Dat is wat ik met eigenschappen van stoffen bedoel, en niet dat die stof onmogelijk te bewerken is. Die laatste interpretatie leg je er zelf in.

[Professor Puntje]

En het risico is dat dat dure gekalibreerde apparaat vanaf 2018 waardeloos is. De ijking is dan ongeldig geworden, en de nieuwe definitie van de stroomeenheid op basis van elektronen tellen is alleen geschikt voor heel kleine stroompjes. Hoe je die definitie moet opschalen naar mA t/m A is onbekend.

 

Dat is wel een heel vreemd argument! De idee is dus dat de voorgestelde definities toch wel zullen doorgaan (wat hoogst waarschijnlijk ook zo is) en dat nadenken over (laat staan werken aan) iets anders dus ongewenst is omdat daarmee maar tijd en geld over de balk gegooid worden. De zin of onzin van verschillende benaderingen doen er dan geeneens meer toe.

 
Dat nog niet alles voor een alternatief uitgewerkt is, spreekt voor zich: we zijn er pas een paar dagen mee bezig. Wanneer je lading en tijd kunt meten, kun je ook stroom meten. Het tellen van elektronen is aan de orde bij het opbouwen van testladingen om instrumenten te ijken, maar is niet noodzakelijk betrokken bij een stroommeting met reeds geijkte instrumenten. Bedenk dat bij de alternatieve opzet de coulomb een basiseenheid is, en de ampère een afgeleide eenheid.

[jkien]

Dat is wel een heel vreemd argument! De idee is dus dat de voorgestelde definities toch wel zullen doorgaan (wat hoogst waarschijnlijk ook zo is) en dat nadenken over (laat staan werken aan) iets anders dus ongewenst is omdat daarmee maar tijd en geld over de balk gegooid worden. De zin of onzin van verschillende benaderingen doen er dan geeneens meer toe.

 
Dat nog niet alles voor een alternatief uitgewerkt is, spreekt voor zich: we zijn er pas een paar dagen mee bezig. Wanneer je lading en tijd kunt meten, kun je ook stroom meten. Het tellen van elektronen is aan de orde bij het opbouwen van testladingen om instrumenten te ijken, maar is niet noodzakelijk betrokken bij een stroommeting met reeds geijkte instrumenten. Bedenk dat bij de alternatieve opzet de coulomb een basiseenheid is, en de ampère een afgeleide eenheid.

 
Ik weet niet precies hoe je dat bedoelt, misschien is er een misverstand. Het ging me om de herdefinitie van de ampere, die volgens wikipedia waarschijnlijk in 2018 wordt ingevoerd, en waarvan jij een voorstander bent, namelijk elektronen tellen per seconde. Ik heb er op dit moment twee bezwaren tegen: dat je bij een stroom door een geleider geen elektronen kunt tellen, en dat er voor een elektronenbundel in vacuum vermoedelijk geen teller bestaat die zo snel reageert dat hij een stroom van 10¹⁶ elektronen per seconde, dat is 1 mA, echt kan tellen. Het feit dat die herdefinitie in 2018 waarschijnlijk wordt ingevoerd zou kunnen betekenen dat mijn bezwaren niet kloppen.

[Professor Puntje]

Ik zie het, er is inderdaad een misverstand. Dat elektronen tellen dient in mijn opzet niet om stromen te meten. Dat hoeft ook niet omdat ik de coulomb en niet de ampère als basiseenheid wil nemen. Het elektronen tellen (of schatten) dient dus om testladingen te kunnen opbouwen. Het is niet mij bedoeling om stromen te meten door aantallen passerende elektronen per seconde te tellen.
 
Het moet in principe mogelijk zijn met geijkte klokken en met ladingen waarvan je door telling de grootte kent het gebruikelijke type stroommeters te ijken. Hoe dat op een handige en tevens precieze manier moet, dat weet ik nog niet. Maar als die stap eenmaal lukt, is het probleem van de stroommeting opgelost.

[Professor Puntje]

Maar weer even op internet gezocht. Al doende steken we er toch weer een boel van op.    Zie:
 
http://www.nature.com/news/ampere-to-get-rational-redefinition-1.14512

[jkien]

Ik zie het, sinds kort kan men met de single electron pump in een geleider stromende elektronen stuk voor stuk meten, en er zijn pogingen om met een dergelijke pomp een miljard elektronen per seconde te transporteren, al lukt het tellen nog even niet.

[Benm]

Het gaat inderdaad om het maken van standaarden door te tellen. Dat dat met picoamperes en femtocoulombs gaat is niet zo relevant, 1 ampere is 10^12 picoampere, en gezien de aantallen die voor een dergelijk kleine stroom moet tellen is dat nauwkeuriger dan bestaande standaarden. Je wilt SI basisunits op pakweg 9, 10 significante cijfers nauwkeurig hebben, niet per se op 1 electron per coulomb of iets dergelijks.

Overigens is dit best belangrijk voor de toekomst van het SI. Als we de seconde en de ampere (of coulomb) exact weten, helpt dat voor het vaststellen van de kilogram via een watt balance. Dat geeft 2 deels gescheiden mogelijkheden voor het bepalen van de kilogram. Uiteraard moet er 1 als standaard gekozen worden, maar de ander kan wel gebruikt worden om resultaten te verifieren.

Voor de kilogram is mijn voorkeur overigens wel atomen tellen/meten indien mogelijk omdat dat niet afhankelijk is van zwaartekracht.

[Professor Puntje]

Mijn voorkeur gaat uit naar tellen omdat je zo de meest robuuste basiseenheid krijgt. De nu voorgestelde kg is een wangedrocht. Ik vermoed dat men die kg toch gaat gebruiken omdat men dolgraag weer "een grote stap voorwaarts" wil zetten. De voorwaarde was oorspronkelijk dat de twee methoden (tellen en watt balance) dezelfde resultaten zouden moeten geven. Dat blijkt echter (vooralsnog) niet het geval. Zie:
 
http://www.nature.com/news/2011/110128/full/news.2011.51.html
 
http://grwavsf.roma1.infn.it/labmec/materiale/met5_5_014.pdf  (blz 440)
 
Om de zaak toch te kunnen doorzetten wordt er overwogen desnoods het gemiddelde van de twee standaarden (via tellen en de watt balance) te kiezen.
 
De situatie op dit moment weet ik niet.

[Professor Puntje]

Nog een linkje:
 
http://www.nature.com/news/kilogram-conflict-resolved-at-last-1.18550

[Benm]

Om de zaak toch te kunnen doorzetten wordt er overwogen desnoods het gemiddelde van de twee standaarden (via tellen en de watt balance) te kiezen.

Laten we hopen van niet, dan zit je weer met een standaard die moeilijk te reproduceren is.