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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
  • PHYSICS
    • MEASURING (counting G06M); TESTING
      • INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES (separating components of materials in general B01D, B01J, B03, B07; apparatus fully provided for in a single other subclass, see the relevant subclass e.g. B01L; measuring or testing processes other than immunoassay, involving enzymes or micro-organisms C12M, C12Q; investigation of foundation soil in situ E02D1/00; sensing humidity changes for compensating measurements of other variables or for compensating readings of instruments for variations in humidity, see G01D or the relevant subclass for the variable measured; testing or determining the properties of structures G01M; measuring or investigating electric or magnetic properties of materials G01R; systems or methods in general, using reception or emission of radiowaves or other waves and based on propagation effects, e.g. Doppler effect, propagation time, direction of propagation, G01S; determining sensivity, graininess, or density of photographic materials G03C5/02; testing component parts of nuclear reactors G21C17/00; [N: controlling or regulating non-electric variables G05D; measuring degree of ionisation of ionised gases, i.e. plasma H05H1/00A; testing electrographic developer properties G03G15/08H6])
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
SPETTROSCOPIA LASER, TERMOMETRIA, LASER STABILIZZATI IN FREQUENZA, SPETTROSCOPIA NON-LINEARE, PROFILI DI RIGA SPETTRALI, LASER A DIODO, CELLE A VAPOR D’ACQUA TERMOSTATATE DI PRECISIONE, ALLARGAMENTO DOPPLER

Determinazione spettroscopica della costante di Boltzmann

Politecnico di Milano
Abstract
In questo progetto le unità di ricerca presso il Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano e presso il Dipartimento di Scienze Ambientali della Seconda Università di Napoli, Caserta, propongono, utilizzando competenze complementari e sinergiche, un nuovo metodo per la termometria primaria in gas, basato su spettroscopia laser ad elevata risoluzione. Si propone un metodo di misura della temperatura termodinamica in vapore acqueo, con un’accuratezza dell’ordine di una parte in 10 5 (o migliore), attraverso una determinazione precisa della larghezza Doppler del profilo spettrale di intense transizioni vibro-rotazionali dell’acqua nell’intorno di 1.39 µm. A tal fine, si utilizzeranno le più moderne tecniche sperimentali per il controllo e la stabilizzazione assoluta della frequenza di sorgenti laser a diodo, congiuntamente a metodi spettroscopici ad elevata sensibilità, e raffinate tecniche di interpolazione per la ricostruzione del profilo di riga misurato. Lo scopo finale del progetto è quello di realizzare la prima determinazione spettroscopica della costante di Boltzmann (k B) con una incertezza relativa di 10 -5, confrontabile con quella recentemente ottenuta mediante termometria a costante dielettrica in gas, riportata nell’ultimo lavoro della Commissione CODATA, ossia 1.38065 (4) 10 -23 J/K.
Il valore attualmente raccomandato per k B, uguale a 1.3806505 (24) 10 -23 J/K, presenta una >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Paolo Laporta Politecnico di MILANO
Obiettivo del Programma di Ricerca
Scopo del presente progetto è la misura di elevata precisione ed accuratezza dell’allargamento di riga Doppler di un gas, finalizzata alla determinazione spettroscopica della costante di Boltzmann (k B), mediante l'integrazione delle più moderne tecniche sperimentali per il controllo e la stabilizzazione assoluta della frequenza di sorgenti laser a diodo nella regione spettrale del vicino infrarosso, e l’impiego di raffinati metodi di interpolazione per la ricostruzione del profilo di riga misurato.
Il valore raccomandato dalla Commissione sui Dati per Scienza e Tecnologia (CODATA) e attualmente in uso per la costante di Boltzmann deriva dal rapporto R/N, essendo R la costante universale dei gas ed N il numero di Avogadro, e presenta un’incertezza relativa di 1.7 10 -6, essenzialmente determinata dall’accuratezza con cui è nota R [1,2]. Fino ad oggi, non è stata mai effettuata alcuna determinazione diretta (ossia, evitando il passaggio per la costante universale dei gas) della costante di Boltzmann. Una tale determinazione con un’incertezza relativa di una parte in 10 5 o meglio è pertanto ritenuta di grande importanza non solo per un confronto con il valore attualmente in uso, ma anche in vista di una potenziale nuova definizione del kelvin, attualmente indicato come la frazione 1/273.16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell’acqua e quindi collegato ad una proprietà di un materiale. Essendo quindi il problema >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La spettroscopia laser ad elevata risoluzione ha beneficiato, negli ultimi 10 anni, di enormi progressi scientifico-tecnologici, che hanno consentito di effettuare misure spettroscopiche di precisione in sistemi gassosi, atomici e molecolari, con ricadute rilevanti soprattutto nel campo della metrologia delle frequenze e dei tempi, oltre che in quelli della fisica atomica e molecolare. Importanti avanzamenti sono stati effettuati nella stabilizzazione, nel controllo e nella misura della frequenza di radiazione laser sia nel visibile che nell’infrarosso e, allo stesso tempo, nuovi metodi spettroscopici sono stati sviluppati per la rivelazione ultra-sensibile di processi di interazione radiazione-gas in regime lineare e non-lineare. Un esempio significativo è fornito dai metodi basati su cavità ottiche ad elevata finezza. Queste, se utilizzate al posto di comuni celle di assorbimento, presentano il duplice vantaggio di fornire cammini ottici straordinariamente elevati (superiori a 1 km) in volumi relativamente piccoli (inferiori a un litro) nonché elevate intensità della radiazione che si accumula internamente ad esse [4-5]. Quest’ultima proprietà ha permesso di saturare deboli transizioni roto-vibrazionali di molecole semplici nella regione del vicino-IR, fornendo in tal modo una serie di risonanze strette da utilizzare come riferimenti assoluti di frequenza, anche per applicazioni nel campo delle telecomunicazioni in fibra ottica [6-10].
In questo contesto >>>