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Kapazitätsstandard auf SET-Basis
Hintergrund
| Aufgabe dieses metrologischen Projektes ist die Implementierung eines neuartigen Kapazitätsstandards, welcher auf der Quantisierung der elektrischen Ladung in Einheiten der Elementarladung e basiert. Grundidee des Experiments ist es, einen Kondensator mit einer bekannten Zahl n von Elektronen zu laden und die resultierende elektrische Spannung U zu messen. Die Kapazität C des Kondensators ist somit über C = ne / U bestimmt. Das exakte "Abzählen" der Elektronen geschieht mit Hilfe einer speziellen Einzelelektronen(SET)-Schaltung, einer sogenannten SET-Pumpe. Wird die Spannung U mit Hilfe eines Josephson-Spannungsnormals gemäss U = ifh / (2e) bestimmt, so lässt sich die Kapazität C ausschliesslich über die Fundamentalkonstanten e und h, die Frequenz f und zwei ganze Zahlen (n und i) ausdrücken. Das Experiment ermöglicht somit elektrische Kapazitätsmetrologie auf Quantenbasis, so wie es heute bereits für die elektrische Spannung U (über den Josephson-Effekt) und den elektrischen Widerstand R (über den Quanten-Hall-Effekt) üblich ist. |  Kapazitätsnormal auf Quantenbasis |
| Gelingt es, das Experiment mit einer relativen Unsicherheit von 10-7 (0,1ppm) durchzuführen, so ermöglicht es über die Realisierung des „Quantenmetrologischen Dreiecks“ einen Konsistenztest, der zum Verständnis der drei elektrischen Quanteneffekte beiträgt. Die Ergebnisse dieses Experiments werden dann Auswirkungen auf ein zukünftiges Einheitensystem haben, welches auf Fundamental- konstanten beruht. | 
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© Physikalisch-Technische Bundesanstalt, letzte Änderung: 2010-11-17, Susanne Gruber
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