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Erster Wert der PTB für die Boltzmann-Konstante

16.08.2011

Abbildung 1: Messsystem des Dielektrizitätskonstanten-Gasthermometers mit zwei Zylinderkondensatoren in Druckbehältern aus Edelstahl auf einer zentralen Kupferplatte.

Im Zuge der Neudefinition der Basiseinheiten des Internationalen Einheitensystems (SI) über Naturkonstanten sind Forschergruppen aus aller Welt damit beschäftigt, auch den Wert der Boltzmann-Konstanten mit Unsicherheiten von wenigen ppm zu bestimmen. Gelingt das, könnte die Einheit Kelvin neu definiert werden. Viele Gruppen arbeiten mit der sogenannten akustischen Gasthermometrie, die auch den bislang genauesten Wert mit etwa 2 ppm lieferte. Die PTB hat einen alternativen und unabhängigen Weg eingeschlagen, um systematische Fehlerquellen zu erkennen und damit die Neudefinition auf eine solide Basis zu stellen. Dabei setzt sie im Fachbereich „Temperatur“ die Dielektrizitätskonstanten-Gasthermometrie (DCGT) ein. Die Methode beruht auf der In-situ-Bestimmung der Dichte des Messgases Helium, das die Kapazität eines Kondensators ändert. Erste DCGT-Messungen haben nun einen Wert für die Boltzmann-Konstante von 1,380655×10–23 J/K mit einer relativen Unsicherheit von etwa 8 ppm ergeben. In den nächsten zwei Jahren soll der endgültige Schritt hin zu einer Unsicherheit von 2 ppm vollzogen werden, damit der Weg für die Neudefinition der Einheit Kelvin geebnet wird.

Ansprechpartner:

C. Gaiser, 7.43, E-Mail: Christof.Gaiser(at)ptb.de