Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Physicists' findings about helium could lead to more accurate temperature, pressure measurements

18.05.2010
In the May 7 edition of Physical Review Letters, a journal of the American Physical Society, an international team led by University of Delaware researchers reports new findings about helium that may lead to more accurate standards for how temperature and pressure are measured.

Anzeige

In the article, highlighted as an “Editor's Suggestion” by the journal, the scientists provide a new theoretical computation of the force acting between a pair of helium atoms, referred to as “pair potential,” that is more accurate than any published to date.


Krzysztof Szalewicz, professor in the UD Department of Physics and Astronomy, led the study, which involved Wojciech Cencek, a postdoctoral researcher at UD, and colleagues from the University of Warsaw and Adam Mickiewicz University in Poland, and the University of Oslo in Norway.

Most of us know helium as a gas for filling party balloons or for making your voice temporarily sound like a cartoon character's. But this element named for the sun is used in lasers for eye surgery, to cooling agents in nuclear reactors.

Helium has a number of characteristics that make it special, Szalewicz says. It is the most stable of all the elements and has the lowest boiling point. It becomes a fluid at temperatures close to absolute zero while most other materials are a solid. In fact, helium is a liquid even at absolute zero and becomes a solid only at high pressure.

Helium is the only substance that exhibits superfluidity, and it will not burn or react with other elements, which is one reason why it is used as a pressurizing agent for liquid fuel rockets in space exploration, among many other applications.

“Of all the elements, helium is closest to the ideal gas,” Szalewicz says. “Two helium atoms form the weakest bound diatomic molecule. All the properties of temperature, for example, which is a measure of the kinetic energy of particles in matter, can be modeled if the force acting between a pair of helium atoms is known.

“This has been the subject of extensive activity,” Szalewicz notes, “as accurate knowledge of the pair potential of helium is of importance in several branches of science, including low-temperature condensed matter physics, spectroscopy, and metrology, which is the science of measurement.”

The research team used complex numerical techniques to compute several physical effects in the helium pair potential which are rarely considered in molecular physics. These effects include couplings of the electronic and nuclear motions, contributions due to Einstein's special relativity, and the so-called quantum electrodynamics contributions due to the interaction of the electrons with the electromagnetic field.

The scientists predict that the binding energy of two molecules of helium, chemically referred to as a “dimer,” is 6,790 times smaller than the potential depth, and the average separation between the atoms is 47 angstroms compared to the typical chemical bond length of about 1 angstrom. The estimated uncertainties of the theoretical results are an order of magnitude smaller than the best experimental ones, they report.

The thermophysical properties of gaseous helium computed from this potential now will be used to calibrate the apparatus for measuring properties such as viscosities or the speed of sound.

“These calculations should lead to new, better standards for quantities such as temperature or pressure,” Szalewicz says. “Continuous improvement of metrology standards is important for progress in experimental science, as well as in many industrial applications.”

The research was supported in part by grants from the National Institute of Standards and Technology and the National Science Foundation.

Tracey Bryant | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.udel.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Trennung von Blutzellen im Mikrofluss
24.05.2012 | Universität Augsburg

nachricht Nomads of the Galaxy
24.05.2012 | Kavli Foundation

Alle Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit


Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.

Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.

„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...

Im Focus: Widerspenstiges Quasiteilchen erzeugt


Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.

Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Energieversorger vor dem Umbruch

24.05.2012 | Studien Analysen

Stem-cell-growing surface enables bone repair

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Wissenschaft und Öffentlichkeit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp