La communauté scientifique internationale a entrepris de nombreuses activités de recherche, visant à redéfinir l’unité de température, le kelvin. La voie choisie est celle de remplacer l’artefact du point triple de l’eau en utilisant la constante de Boltzmann k. Lorsque la nouvelle définition du kelvin, basée sur la nouvelle détermination de k sera adoptée par la communauté internationale, les laboratoires nationaux de métrologie auront à utiliser cette constante pour la mesure de la température thermodynamique T.
Objectifs
Mettre en place les références nationales dans le domaine 0,65 K – 24 K
Établir l’écart entre T90 et la température thermodynamique mesurée par thermométrie acoustique dans les gaz, entre 0,65 K et 273 K
Établir et valider les budgets d’incertitudes sur la réalisation de l’Échelle internationale de température de 1990 (EIT-90) en dessous de 273 K
Résumé et premiers résultats
Ce projet a été créé en 2008 afin d’anticiper l’entrée en vigueur de nouveaux étalons de température basés sur la température thermodynamique. Entre-temps, deux JRP de l’EMRP (InK et Noted) reprenant les mêmes thématiques ont vu le jour. Ils ont permis au laboratoire nationaux de métrologie européens de se fédérer autour de la recherche sur la constante de Boltzmann et la mise en pratique du nouveau kelvin. Le projet a été aménagé pour bénéficier de ce travail commun.
Entre 0,65 K et 5 K, un dispositif permettant d’accueillir simultanément un thermomètre à pression de vapeur de 3He et de 4He, un thermomètre à pression de fusion de 3He et un thermomètre acoustique a été développé. Ceci permettra de comparer trois réalisations différentes de la température dans cet intervalle, à savoir respectivement celle selon l’EIT-90, celle selon l’EPBT-2000 et la température thermodynamique. A présent, une première validation du thermomètre à pression de vapeur a été réalisée et la mise en œuvre du thermomètre acoustique pour les très basses températures est en cours.
Entre 4 K et 14 K, une extension de la gamme de fonctionnement du cryogénérateur du laboratoire a été réalisée, de façon à pouvoir réaliser des étalonnages par comparaison, avec des références étalonnés selon l’EIT‑90. Un nouveau calorimètre adiabatique basé sur un tube à gaz pulsé est aussi en cours de réalisation : il pourra accueillir un résonateur acoustique pour la réalisation de la température thermodynamique et permettra une comparaison directe avec la température de l’EIT-90.
Entre 14 K et 273 K, plusieurs améliorations dans la réalisation de l’EIT-90 ont déjà été effectuées. L’utilisation du cryogénérateur a permis d’améliorer les CMC du laboratoire entre 14 K et 24 K, alors que des dispositifs aux performances améliorées ont été mis en place pour les points fixes entre 54 K et 84 K. Un nouveau système pour la réalisation quasi-adiabatique du point triple du mercure à 234 K a été réalisé et de nouvelles améliorations sont en phase d’étude. Pour ce qui concerne la mesure de la température thermodynamique, des premières séries de mesures ont permis de valider le fonctionnement des thermomètres acoustiques mis en place et des mesures sur tout l’intervalle pourront maintenant être réalisées.
Impacts scientifiques et industriels
- Mise en œuvre de la nouvelle définition du kelvin
- Etablissement de nouvelles possibilités d’étalonnage en température thermodynamique pour répondre aux besoins des laboratoires de la chaîne d’accréditation
Publications et communications
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PAVESE F., FAHR M., HERMIER Y., HILL K.D., JIN SEOG KIM, LIPINSKI L., NAGAO K., NAKANO T., PERUZZI A., SPARASCI F., STEUR P.P.M., SZMYRKA-GRZEBYK A., TAMURA O., TEW W.L., VALKIERS S. et VAN GEEL J., “Dependence of the triple point temperature of Neon on isotopic composition and its implications for the ITS-90”, 9th International Temperature Symposium, Anaheim, États-Unis, 19–23 mars 2012.
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