曬曬咱的國之重器:極低溫區基準級測溫裝置

發佈時間:2021-11-29 09:18:49  |  來源:光明日報  |  作者:齊芳  |  責任編輯:蔡彬
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什麼是極低溫?

通常指-248.5939℃以下。

極低溫有什麼用?

深空探測、可控核聚變裝置等50%以上的大科學裝置的核心部件都需要在穩定的極低溫環境中運作。

如何測量極低溫?

靠一種標準溫度計來測量,而這種溫度計國內還不到10支——它們已經“服役”近半個世紀了。是的,你沒看錯,只有不到10支。

而更嚴重的是,長期以來,我國在極低溫區只有標準,基準建設並不完整。基準,是全球治理體系和經貿合作發展的重要技術基礎;溫度基準,是現代工業和科學研究最底層的地基之一,能否測定溫度基準是國家科技水準和綜合國力的象徵之一。在極低溫區沒有基準,就意味著我們無法判斷這些標準溫度計在這一溫區是否準確,要送到有能力測定基準溫度的國家進行校準。

對我們這樣一個大國來説,主動權掌握在別人手中,是一件危險的事。

如今,這種情況得到了改變。中國科學院理化技術研究所正高級工程師高波帶領的國際研究團隊,原創性地提出了“定壓氣體折射率基準測溫原理”,並在2020年建成了極低溫區基準級測溫裝置。高波的眼睛裏閃爍著光彩:“在-268.15℃~-248.65℃溫區,我國建成的首套基準級測溫裝置,準確度和測量速度均為世界第一。”

現代工業和科學技術體系之所以可以成為“世界語言”,一個很重要的原因是計量標準的統一。在人類社會發展相當長的時期內,計量單位多是基於看得見、摸得著的實物來定義。高波説:“實物再如何精心保存,時間長了也會出現變化,細微的元素差異,都會給準確度帶來差別。隨著科技的發展,大家對計量的精確度要求越來越高,這種用實物定義單位的方法在長期穩定性和全球通用性方面的缺陷就逐漸凸顯。”

於是,科學家們將目光投向了穩定的自然常數——從2019年5月20日起,國際單位制發生變革,基本單位改由自然常數定義。“溫度也是如此。”高波解釋,“誰能更快、更準地基於自然常數建立基準級測溫裝置,誰在未來就擁有更多的話語權。”

這是一次難得的歷史機遇。

極低溫區基準級測溫裝置不僅填補了我國在溫度計量領域的空白,實現了這一溫區量值溯源的自主可控,更實現了“零”的突破——我國科研人員首次參與到極低溫區國際溫標賦值的工作中,目前,這種中國原創的方法已被國際溫度諮詢委員會收錄,獲得了國際官方認可;這套裝置,也成了極低溫區測溫裝置的世界級“標桿”。 換句話説,我們可以將它測得的溫度稱為“中國溫度”。

掌握溫度溯源的頭部技術,不僅對我國科技發展、工業發展具有重大意義,“中國溫度”的作用也將在國際範圍的科研項目和工業領域逐步顯現。

幾年來,高波幾乎全年無休地高強度工作。“我們的目標是‘繼續向下’。當然,越接近絕對零度,工作越難。”高波略顯單薄的身體中,似乎蘊藏著巨大的能量:“但我有信心!我們處在創新的時代,我們能做出更好的工作!”

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