Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Institut Berlin
Abbestraße 2−12, 10587 Berlin (Charlottenburg)
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LayTec ist einer der weltweit führenden Hersteller prozessintegrierter optischer Messtechnik für Die Neudefinition der Basiseinheiten Kilogramm, Mol, Ampere und Kelvin steht an. Das ist der letzte Schritt hin zu dem Traum, den Max Planck vor über 100 Jahren hatte. Er machte den Vorschlag die Einheiten auf Naturkonstanten aufzubauen, die wie er schrieb, “…ihre Gültigkeit für alle auch außerirdische und außermenschliche Culturen notwendig behalten“. Diese Idee wird am 20. Mai 2019 nun vollständig umgesetzt. Dabei wird die Einheit Kelvin über die Festlegung der Boltzmann-Konstante definiert sein, was die thermische mit der mechanischen Energie verknüpft.
Um eine solide Neudefinition zu gewährleisten, hat die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) schon vor über 10 Jahren begonnen, ein einzigartiges Experiment zur Bestimmung der Boltzmann-Konstante k aufzubauen. Die Dielektrizitätskonstanten-Gasthermometrie beruht auf der Dichtebestimmung des Messgases Helium über die Dielektrizitätskonstante. Aus Messungen am Tripelpunkt des Wassers bei unterschiedlichen Gasdrücken (Isothermenmessungen) kann k mittels fundamentaler Zusammenhänge bestimmt werden. Es ist gelungen, die relative Unsicherheit der Bestimmung von k auf 1,9 Millionstel zu verringern. Dieses Ergebnis stellte extreme Anforderungen an die Kapazitäts-, Druck- und Temperaturmesstechnik und konnte nur durch eine enge Kooperation mit mehreren anderen PTB-Arbeitsgruppen und der Industrie realisiert werden. Beispielsweise musste die Druckmessung bei 7 MPa mit Kolbenmanometern bis auf ein Millionstel genau erfolgen, die Kapazitätsmessung gar auf wenige Milliardstel. Das Originalexperiment wird gezeigt und erklärt.