Helmholtz-Preis für das "neue" Ampere
Das "neue" Ohm und das "neue" Volt gibt es schon. Allerdings sind sie bisher nicht wirklich im internationalen System der Einheiten (SI) verankert. Das soll sich grundlegend ändern: Jetzt kommt das "neue" Ampere.
Das "neue" Ohm und das "neue" Volt gibt es schon. Allerdings sind sie bisher nicht wirklich im internationalen System der Einheiten (SI) verankert. Das soll sich grundlegend ändern: Jetzt kommt das "neue" Ampere.
Die Basiseinheit der Stromstärke lässt sich damit auf jene Naturkonstante zurückführen, die im "neuen" SI dafür vorgesehen ist: die elektrische Ladung eines einzelnen Elektrons.
Rechtzeitig vor den vielleicht entscheidenden Beschlüssen auf der Internationalen Konferenz für Maß und Gewicht im November dieses Jahres gelang es einer Gruppe von Wissenschaftlern der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), ein Stromstärkenormal zu entwickeln, das nicht nur einen Einzelelektronenstrom erzeugt, sondern ihn auch gleichzeitig unabhängig misst.
Für diesen wichtigen Schritt bekommen die Wissenschaftler um Hans Werner Schumacher jetzt den Hermann-von-Helmholtz-Preis. Der Preis ist mit 20.000 Euro dotiert und gilt als eine der international bedeutendsten Auszeichnungen in der Welt der Metrologie, der Wissenschaft vom genauen Messen.
Das Ampere ist ein Problemfall: Obwohl Basiseinheit und damit Grundlage für alle elektrischen Messungen, brauchte seine metrologisch genaue Realisierung immer einen Umweg über andere elektrische Einheiten, nämlich das Volt und das Ohm. Die beiden Einheiten lassen sich bereits seit Längerem auf der Grundlage von Naturkonstanten realisieren, der Josephson-Konstante (Volt) und der von-Klitzing-Konstante (Ohm). Unter Hochdruck arbeiten weltweit Wissenschaftler daran, so etwas auch beim Ampere zu schaffen.
Die geeignete Naturkonstante ist die Ladung eines einzelnen Elektrons. Sie lässt sich im Prinzip messen, indem man einzelne Elektronen in entsprechenden Schaltungen quantenmechanisch "tunneln" lässt. Das geschieht mithilfe sogenannter Einzelelektronenpumpen, die es bereits seit 1990 gibt. Doch erst jetzt ist es mit der PTB-Entwicklung gelungen, die Ladungsänderung bei jedem einzelnen Elektronensprung direkt und höchstgenau zu messen.