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计量学领域的革命正在加速 。继2019年5月国际计量学大会通过了启用新修订国际单位制（SI）的决议后 ， 计量学家又有了新的奋斗目标：压力 。美国研究人员现已开发出定义压力及其衍生SI单位的新方法 。压力单位帕斯卡基于汞的测量方法自1643年起一直沿用至今 。新的方法或许在一年内完成替代 。
单位面积受到的力通常被定义为压力 ， 1帕斯卡相当于每平方米受到1牛顿的力 。以往对帕斯卡的测量是通过一种基于汞元素的气压值测定设备 。马里兰州美国国家标准与技术研究院（NIST）拥有世界上为数不多的最精确压力计之一 ， 作为其他压力传感器的校准基准 。
但现在 ， NIST的研究者开发了另一套高精度的压力测量方法 ， 该方法的基本原理是将压力视作能量密度 ， 即单位体积内包含的能量 。能量密度这一单位也从SI导出 。
新方法用光进行更高精度的压力测量 ， 设备是由气体和真空通道组成的光学谐振腔 ， 通过探测其中的气体原子以确定压力 。研究团队希望在明年可以证明该设备的准确性与压力计相媲美 ， 并鼓励实验室将这一设备作为测定标准 。
若这一手段被计量界广泛认可 ， 意味着对汞元素的需求将减少 。汞具有毒性且在国际上可能面临限制 。此外 ， 新技术通过自然基本常数直接测量压力 ， 意味着科学家可以在不依赖压力计测量的其他量（如密度）的情况下得出1帕斯卡的数值 。
理论上讲 ， 新的方法可以让任何人都有机会利用基本原理测量压力 ， 而无需繁琐的工作 ， 中国科学院理化技术研究所正高级工程师高波表示 ， 其团队正在研究极低温度的测量方法 。
改进空间
长期以来 ， 计量学家一直在努力让压力计的测量结果更准确 。最初的压力计可追溯到意大利物理学家Evangelista Torricelli在1643年发明的水银压力计 。
现代版的压力计包含两根汞柱 ， 通过平衡压力与汞的重量产生的力进行测量 。压力测定的重要依据是汞样本的密度 ， 但得到更精确的密度值是研究者一直努力的事情 。
NIST计量学家Jay Hendricks表示 ， 现有的压力表已经达到了精度极限 ， 而新的压力测量方法还有很大提升空间 。
此次NIST提出的新型压力传感器 ， 准确的名字叫固定长度光学谐振腔（FLOC） 。它能够对通过充气腔的激光速度和真空中相同光束的速度进行比较 。光速会随气体密度的变化而变化 ， 量子化学家可以根据原子的性质加以计算 。
在稳态的温度系统中 ， 计量学家可以将这些密度测量结果（模拟腔内颗粒数量）与摩尔兹曼常数结合 ， 后者将温度与动能联系起来 ， 从而计算出气体的“能量密度” ， 即压力 。
Hendricks用“干脆利落”形容这种方法 ， 因为它只用量子计算和自然基本常数计算腔内气体颗粒的数量 ， 从而得到压力测量结果 。“本质上讲 ， 我们有‘量化’的压力 ， ”他表示 ， “这是新一代国际单位制的精神 ， 现在这些基本单位都与基本物理常数挂钩 ， 而不是通过其他任意引用的对象 。从计量学的角度看 ， 这实在是太棒了 。”
高波表示 ， NIST的新一代压力测量技术有很大潜力 ， 但还有一些问题需要解决 ， 比如气体中的杂质将对测量结果以及实验过程产生怎样的影响 ， 以及如何剔除这种影响 。Hendricks表示 ， 针对某些特定情况的压力测量 ， FLOC可在一年内为成为初步的工业测量标准做好优化准备 。

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