【光明日報】極低溫區(qū)基準(zhǔn)級測溫裝置

?????? 什么是極低溫?
通常指-248.5939℃以下。
極低溫有什么用?
深空探測、可控核聚變裝置等50%以上的大科學(xué)裝置的核心部件都需要在穩(wěn)定的極低溫環(huán)境中運(yùn)行。
如何測量極低溫?
靠一種標(biāo)準(zhǔn)溫度計來測量,而這種溫度計國內(nèi)還不到10支——它們已經(jīng)“服役”近半個世紀(jì)了。是的,你沒看錯,只有不到10支。
而更嚴(yán)重的是,長期以來,我國在極低溫區(qū)只有標(biāo)準(zhǔn),基準(zhǔn)建設(shè)并不完整?;鶞?zhǔn),是全球治理體系和經(jīng)貿(mào)合作發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ);溫度基準(zhǔn),是現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)研究最底層的地基之一,能否測定溫度基準(zhǔn)是國家科技水平和綜合國力的象征之一。在極低溫區(qū)沒有基準(zhǔn),就意味著我們無法判斷這些標(biāo)準(zhǔn)溫度計在這一溫區(qū)是否準(zhǔn)確,要送到有能力測定基準(zhǔn)溫度的國家進(jìn)行校準(zhǔn)。
對我們這樣一個大國來說,主動權(quán)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(xué)院理化技術(shù)研究所正高級工程師高波帶領(lǐng)的國際研究團(tuán)隊,原創(chuàng)性地提出了“定壓氣體折射率基準(zhǔn)測溫原理”,并在2020年建成了極低溫區(qū)基準(zhǔn)級測溫裝置。高波的眼睛里閃爍著光彩:“在-268.15℃~-248.65℃溫區(qū),我國建成的首套基準(zhǔn)級測溫裝置,準(zhǔn)確度和測量速度均為世界第一?!?/p>
現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。在人類社會發(fā)展相當(dāng)長的時期內(nèi),計量單位多是基于看得見、摸得著的實(shí)物來定義。高波說:“實(shí)物再如何精心保存,時間長了也會出現(xiàn)變化,細(xì)微的元素差異,都會給準(zhǔn)確度帶來差別。隨著科技的發(fā)展,大家對計量的精確度要求越來越高,這種用實(shí)物定義單位的方法在長期穩(wěn)定性和全球通用性方面的缺陷就逐漸凸顯?!?/p>
于是,科學(xué)家們將目光投向了穩(wěn)定的自然常數(shù)——從2019年5月20日起,國際單位制發(fā)生變革,基本單位改由自然常數(shù)定義?!皽囟纫彩侨绱??!备卟ń忉?,“誰能更快、更準(zhǔn)地基于自然常數(shù)建立基準(zhǔn)級測溫裝置,誰在未來就擁有更多的話語權(quán)?!?/p>
這是一次難得的歷史機(jī)遇。
極低溫區(qū)基準(zhǔn)級測溫裝置不僅填補(bǔ)了我國在溫度計量領(lǐng)域的空白,實(shí)現(xiàn)了這一溫區(qū)量值溯源的自主可控,更實(shí)現(xiàn)了“零”的突破——我國科研人員首次參與到極低溫區(qū)國際溫標(biāo)賦值的工作中,目前,這種中國原創(chuàng)的方法已被國際溫度咨詢委員會收錄,獲得了國際官方認(rèn)可;這套裝置,也成了極低溫區(qū)測溫裝置的世界級“標(biāo)桿”。 換句話說,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(shù),不僅對我國科技發(fā)展、工業(yè)發(fā)展具有重大意義,“中國溫度”的作用也將在國際范圍的科研項目和工業(yè)領(lǐng)域逐步顯現(xiàn)。
幾年來,高波幾乎全年無休地高強(qiáng)度工作?!拔覀兊哪繕?biāo)是‘繼續(xù)向下’。當(dāng)然,越接近絕對零度,工作越難?!备卟燥@單薄的身體中,似乎蘊(yùn)藏著巨大的能量:“但我有信心!我們處在創(chuàng)新的時代,我們能做出更好的工作!”
?。ㄔd于《光明日報》 2021-11-29 01版)