論文の概要: Resolution of the paradox of the diamagnetic effect on the Kibble coil
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.02078v1
- Date: Wed, 6 Jan 2021 14:55:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-17 17:51:56.565455
- Title: Resolution of the paradox of the diamagnetic effect on the Kibble coil
- Title（参考訳）: キブルコイルにおける反磁性効果のパラドックスの分解能
- Authors: Shisong Li, Stephan Schlamminger, Rafael Marangoni, Qing Wang, Darine
Haddad, Frank Seifert, Leon Chao, David Newell, Wei Zhao
- Abstract要約: キブルバランスは、量子電気標準とマクロ質量または力の測定との関係を確立する。
キブルバランスにおける現在の効果の理解の最近の進歩は、厄介なパラドックスを明らかにしている。
反磁性効果は、質量オンと質量オフの測定をキャンセルしない力であり、バランスメーカーの対称性の仮定に挑戦している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.9700757990992495
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Employing very simple electro-mechanical principles known from classical
physics, the Kibble balance establishes a very precise and absolute link
between quantum electrical standards and macroscopic mass or force
measurements. The success of the Kibble balance, in both determining
fundamental constants ($h$, $N_A$, $e$) and realizing a quasi-quantum mass in
the 2019 newly revised International System of Units, relies on the perfection
of Maxwell's equations and the symmetry they describe between Lorentz's force
and Faraday's induction, a principle and a symmetry stunningly demonstrated in
the weighing and velocity modes of Kibble balances to within $1\times10^{-8}$,
with nothing but imperfect wires and magnets. However, recent advances in the
understanding of the current effect in Kibble balances reveal a troubling
paradox. A diamagnetic effect, a force that does not cancel between mass-on and
mass-off measurement, is challenging balance maker's assumptions of symmetry at
levels that are almost two orders of magnitude larger than the reported
uncertainties. The diamagnetic effect, if it exists, shows up in weighing mode
without a readily apparent reciprocal effect in the velocity mode, begging
questions about systematic errors at the very foundation of the new measurement
system. The hypothetical force is caused by the coil current changing the
magnetic field, producing an unaccounted force that is systematically modulated
with the weighing current. Here we show that this diamagnetic force exists, but
the additional force does not change the equivalence between weighing and
velocity measurements. We reveal the unexpected way that symmetry is preserved
and show that for typical materials and geometries the total relative effect on
the measurement is $\approx 1\times10^{-9}$.
- Abstract（参考訳）: 古典物理学から知られている非常に単純な電気-機械の原理を用いて、キブルバランスは量子電気標準とマクロ質量または力の測定との間に非常に正確かつ絶対的なつながりを確立する。
キブルバランスの成功は、基本的な定数(h$, $N_A$, $e$)の決定と、2019年に改訂された国際単位系における準量子質量の実現の両方において、マクスウェルの方程式の完全性と、ローレンツの力とファラデーの誘導の間の対称性に依存している。
しかし、最近のキブルバランスにおける現在の効果の理解の進歩は、厄介なパラドックスを示している。
反磁性効果は、質量オンと質量オフ測定の間をキャンセルしない力であり、報告された不確実性よりもほぼ2桁大きいレベルでの対称性の仮定に挑戦している。
もし存在すれば、反磁性効果は、速度モードで容易に明らかな相互効果のない重み付けモードで現れ、新しい測定システムの基礎において系統的誤りについて質問する。
仮定的な力は、磁場を変化させるコイル電流によって引き起こされ、計量電流によって体系的に調節される未計算の力を生成する。
ここで、この反磁性力の存在を示すが、付加的な力は計量と速度測定の等価性を変化させない。
我々は、対称性が保存される予期せぬ方法を明らかにし、典型的な材料や測地に対して、測定に対する全相対効果が$\approx 1\times10^{-9}$であることを示す。
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