ジョセフソン効果と量子ホール効果を基準とした熱力学温度測定技術の開発

2014 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22246013
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物理学一般
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 浦野 千春 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (30356589)
• 研究分担者: 丸山 道隆 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (30415947) ; 金子 晋久 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究科長 (30371032) ; 大江 武彦 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (30443170) ; 堂前 篤志 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (20357552) ; 福山 康弘 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (00357889) ; 丹波 純 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究科長 (10357494) ; 山澤 一彰 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究室長 (30306873) ; 桐生 昭吾 東京都市大学, 工学部生体医工学科, 教授 (00356908) ; 山田 隆宏 産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (00377871)
• 連携研究者: 山森 弘毅 産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (00358293)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 熱雑音 / ナイキストの式 / 量子電圧雑音源 / ジョセフソン接合 / ボルツマン定数 / 標準

研究成果の概要

産総研では量子電圧雑音源を用いて抵抗の熱雑音を精密に測定することにより、ボルツマン定数を求める技術の開発を行っている。量子電圧雑音源はジョセフソン任意波形発生器により構成され、その出力電圧の振幅はプランク定数h、電気素量e、クロック周波数周波数f、および任意の数値係数で記述できる。この量子電圧雑音源を基準として水の三重点に置かれた抵抗の熱雑音を測定すれば、ナイキストの式からボルツマン定数を求めることができる。現時点では実験から求めた値と2010年CODATA値との間には+(40±20) ppm程度のズレが見られている。ボルツマン定数再定義には不確かさを1/20以下にする必要がある。

自由記述の分野

電気標準