Ученые с помощью LEGO измерили постоянную Планка

Американские ученые собрали из конструктора LEGO установку, позволяющую измерять массу тела, а также значение постоянной Планка — одной из шести фундаментальных физических констант. Об этом исследователи сообщили в препринте, доступном на сайте arXiv.org.

Физики составили из конструктора аналог установки, которая называется весы Ватта. Она была предложена еще в 1975 году физиком Брайаном Кибблом. Значения массы и постоянной Планка на таких весах измеряются за счет установления равновесия в результате действия электромагнитной и гравитационной сил.

Стоимость весов Ватта, собранных из LEGO, составляет 634 доллара. Помимо конструктора, устройство состоит из двух лазеров, фотодатчиков и ряда других элементов. Всего ученые собрали три таких установки. С помощью одной из них удалось измерить массу тела человека и значение постоянной Планка с точностью до одного процента. Как отмечают исследователи, их изобретение может быть использовано в образовательных целях.

В работе установки используются два эффекта: Джозефсона и Холла. Первое явление связано с возникновением тока в полупроводнике, помещенном между двумя сверхпроводниками. Эффект Холла представляет собой возникновение разницы потенциалов (напряжения) в поперечном сечении проводника с постоянным током при его помещении в магнитное поле. Оба эффекта допускают квантование: в первом случае — частоты излучения, во втором — значения сопротивления. Обе величины пропорциональны постоянной Планка.

Постоянная Планка — коэффициент пропорциональности между энергией и частотой фотона в формуле Планка, получившей свое название в честь немецкого ученого, который ее предложил.