主题：【扫描文摘】1千克究竟有多重 -- njyd

虽然19世纪的物理学家就已通晓瓦特天平的工作原理，但直到过去45年中，发现了约瑟夫森效应和量子霍尔效应之后，科学家们才能够借助瓦特天平通过基本物理常数来测定质量。这两种现象都只有在低于液氦温度（4.2K）时才能发生。

约瑟夫森效应

在两块超导体中间夹1层薄薄的绝缘层，就构成了约瑟夫森结（Josephson junction）。电子对可以通过所谓的量子隧穿(quantum tunneling),越过这道绝缘层。如果用微波照射约瑟夫森结，超导体中的电子对就可以吸收微波中的光子，飞越间隙。这时，绝缘层两端的电压将是hf/2e的整数倍，其中h为普朗克常数，f为微波辐射的频率，e为基本电荷（任何带电体所带的电荷量总是等于一个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量就是基本电荷，或称作元电荷）。人们相信这个公式是准确的，它能为我们提供一个空前精准的电压标准。

量子霍尔效应

经典霍尔效应可以出现在任何导体中。当电流流过置于磁场中的介质时，就会发生霍尔效应。磁场产生一个作用于载荷子（在电流中携带电荷的粒子，通常电线中的载荷子就是电子）的力，力的方向既垂直于磁场的方向，也垂直于电流的方向，从而促使电荷在器件的侧面聚集，产生一个电压以及与电压对应的电场，抵抗载荷子承受的磁力。这一电压与外加电流和磁场强度成正比，因此，经典霍尔效应可以看作是阻碍电流流动的一种特殊的电阻（霍尔电阻），电阻大小与磁场强度成正比。

将特制的半导体器件置于超低温（1.2一0.03K )和强磁场的环境中，就可以观察到量子霍尔效应。在这些条件下，由于量子力学的作用，量子霍尔效应与磁场强度及半导体器件的材料无关。此时，霍尔电阻的值等于h/ne2，其中。为一个小整数。这个公式为科学家提供了一个基于量子力学的电阻测量标准。