有史以来最精准的温度计量

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于法国的国际计量局已经花了几十年来精确定义7个基本单位，它们是长度单位米、质量单位千克、时间单位秒、物质的量摩尔、电流单位安培、热力学温度开尔文和发光强度坎德拉。过去，基本单位都是是用特定的物体来做标准的。例如，千克就是用一种铂合金制成的1千克的金属块来做标准的。很显然金属块再怎么稳定，时间长了，其质量还是会有一些微小变化的。为此，2007年，国际计量局就建议计量标准都要以物理学常数来定义，因为物理学常数是恒定不变的，以此来定义基本单位会十分精确，而特定的物体不是。

目前，开尔文（K）是热力学温度的计量单位，规定如下：水在特定的温度和大气压下，它的固、液、汽三种可以稳定共存时，而且每个状态含量不再变化，这称之为水的三相点，这个点的特定温度规定为273.16K，相当于0.01℃，那么0 K（绝对零度）就是-273.15℃，即物体的所有粒子热运动都停止时的温度；温度间隔与摄氏温度一样。而其他温度的多少，要与水的三相点来比较得到。

但由于随着与水的三相点的距离越远，温度测量就越不准确。所以，国际计量局建议开尔文应该使用相关的物理常数来定义，即玻耳兹曼常数。我们知道温度高低取决于物体微观粒子运动的剧烈程度，具体地说是取决于物体所有粒子的平均动能（严格地说是平动的动能，振动和转动不算。就像我们跑算速度，原地转圈和跳不算）。而玻耳兹曼常数就是把粒子的平均动能和温度联系起来的一个常数。常数当然是不会变化的，所以说这种以玻耳兹曼常数来定义温度将是极其准确的，只要知道粒子的平均动能就可知道温度了，不需要去与水的“三相点”比较。

不过，令人头疼的问题是还得去精确测定玻耳兹曼常数是多少。来自英国国家物理实验室的德・波德斯塔和他的同事利用氩气――一种工业上应用很广的稀有气体――来测定玻耳兹曼常数。他们找来一种稳定性好的容器并对其体积进行测量，然后给容器内充满氩气并把这个容器置于水的三相点温度下。我们知道粒子的平均动能与粒子的平均速度有关，因为声音是由气体分子碰撞来传播的。所以单一方向上的声速，就等于气体分子热运动在此方向上的平均速度。为此，研究人员让各种频率的声音穿过这个容器，对声速进行多次测量，这样就可以知道氩原子的平均动能量，而氩原子的温度即为水的“三相点”温度273.16K，又知道氩气的体积，这样就可以通过公式推导出玻耳兹曼常数的数值了。

现在，这个实验已经耗费德・波德斯塔团队六年的心血。毕竟测量玻耳兹曼常数的实验是十分艰难的，比如说还得考虑如何更加精确地测量氩气（即容器）的体积等等，但这些科学家仍在继续努力，力求测量出最精确的玻耳兹曼常数。