p Cientistas do Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) implementaram um novo método de medição de pressão, em parte como um subproduto do trabalho no "novo" Kelvin. Além de ser novo, este procedimento é um método primário, ou seja, depende apenas de constantes naturais. Como um método independente, pode ser usado para verificar os medidores de pressão mais precisos, pelo qual o PTB é reconhecido como líder mundial. p A verificação de tais instrumentos era anteriormente possível na faixa de até 100, 000 pascals apenas; agora 7 milhões de pascals são viáveis. Uma comparação entre as medições de pressão mecânica e elétrica foi, portanto, realizada pela primeira vez com uma incerteza relativa de menos de 5 × 10 ^-6 . Além disso, este novo método oferece possibilidades únicas para investigar o hélio - um sistema modelo importante para os fundamentos da física. Os cientistas relataram seu trabalho na edição atual da Física da Natureza .

p Você já foi pisoteado por uma pessoa de salto alto? Se você está familiarizado com este tipo de dor, você já deve ter considerado que a pressão corresponde a uma força por unidade de superfície, ou, para ser mais preciso, que é o resultado de uma força aplicada verticalmente sobre uma superfície. Este também é o princípio segundo o qual funcionam os métodos mais precisos de medição de pressão. Ao usar uma balança de pressão, você mede a pressão do gás sob um pistão de uma superfície exatamente conhecida, determinando a força gravitacional exercida sobre o pistão. Os balanços de pressão da PTB são atualmente os medidores de pistão mais precisos do mundo - instrumentos de alta precisão, cada um deles fabricado com grande esforço.

p Como existem, Contudo, faixas de pressão nas quais mesmo os melhores balanços de pressão não medem com a precisão que os metrologistas gostariam. Tem havido esforços para desenvolver métodos alternativos de medição de pressão por um longo tempo. "Nosso novo método é na verdade muito simples:ele se baseia na medição da densidade do gás hélio medido por meio de uma medição de capacitância. Isso significa que medimos em que grau o gás altera a capacitância de um gás especial, capacitor altamente estável entre os eletrodos, "explica Christof Gaiser, físico do PTB. Este método se refere apenas a uma propriedade universal do gás hélio, que é expressa através da constante dielétrica; é, portanto, um método primário.

p Gaiser e seus colegas conseguiram, assim, realizar uma abordagem teórica inovadora pela primeira vez na prática. Já em 1998, Mike Moldover, do instituto americano de metrologia NIST, expressou sua ideia de medir a pressão por meio de uma medição elétrica (capacitância) usando cálculos teóricos das propriedades do gás do hélio. Nos anos seguintes, Contudo, implementar esta ideia revelou-se um verdadeiro desafio. Tanto a medição de capacitância de precisão quanto os capacitores altamente estáveis ​​necessários para esta finalidade, bem como os cálculos teóricos usando apenas constantes naturais (cálculos ab initio) ainda não eram possíveis com a precisão necessária. Além disso, não foi possível compará-los com precisão com balanças de pressão convencionais.

p Cada um dos obstáculos experimentais foi removido no PTB na última década. Devido às atividades realizadas no âmbito da nova definição da unidade base Kelvin, que atingiu seu ápice em 20 de maio deste ano com a introdução de um sistema aprimorado de unidades, As medições de pressão convencionais, tanto com balanços de pressão quanto via medições de capacitância, foram elevadas a um nível sem precedentes em todo o mundo.

p Graças aos cálculos teóricos mais recentes realizados por diversos grupos de pesquisa em todo o mundo, agora se tornou possível medir uma pressão de 7 milhões de pascais (ou seja, 70 vezes a pressão normal) com uma incerteza relativa de menos de 5 × 10 ^-6 . Esta medição foi confirmada por comparação com uma balança de pressão convencional. Foi a primeira comparação em pé de igualdade entre as medições de pressão mecânica e elétrica.

p Assim, um segundo método agora está disponível para calibrar a pressão com alta precisão. O método em si e a comparação direta com a oferta padrão de pressão convencional, por uma coisa, a possibilidade de verificar cálculos teóricos de hélio - um sistema modelo importante em física atômica. Para outro, eles também permitem que outros gases sejam medidos e, portanto, tanto a teoria quanto a metrologia do gás serão desenvolvidas posteriormente.