Development of a Kibble balance that measures mass by utilizing the new definition of kilogram based on the Plank constant

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K18900
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 倉本 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (60356938)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: プランク定数 / キログラム / 微小質量 / 標準 / 電圧天びん

Outline of Annual Research Achievements

2019年、質量の単位「キログラム」の定義が130年ぶりに改定された。従来の定義の下では、正確に質量を測定するためには、国際キログラム原器を基準として質量が測定された分銅を用いて、測定装置を校正しなければならなかった。一方、新たな定義は「プランク定数」にもとづく。「キッブル天びん」は、この新しいキログラムの定義への移行をトリガーとして開発が進んでいる新しい質量測定方法の一つであり、分銅を用いることなく、質量を正確に測定できる。そこで本研究では、このキログラムの定義改定という質量の基準に関する歴史的なパラダイムシフトを積極的に活用し、以下の項目を実施した。
1.　各国の研究機関でキッブル天びんの開発が進められているが、そのサイズはいずれも非常に大きく、平均的な広さの実験室全体を占有する。一方、「電子天びん」は、様々な研究・産業分野で用いられている質量計測器であるが、分銅を用いた校正が必須である。そこで本研究では、電子天びんにとってかわることになるであろう、汎用性の高い、卓上サイズのキッブル天びんを実現するための測定原理を検討した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

汎用性の高い、卓上サイズのキッブル天びんを実現するための測定原理を検討を行ったが、最適な原理の構築にはまだ至っていない。

Strategy for Future Research Activity

最適な測定原理を構築し、実現可能性を検討するためのプロトタイプの開発を行う。

Causes of Carryover

汎用性の高い、卓上サイズのキッブル天びんを実現するための測定原理を検討を行ったが、最適な原理の構築にはまだ至らなかった。このため、プロトタイプ製作を想定して2021年度に使用を予定していた予算を、2022年度に使うよう変更が生じた。