已知宇宙中最精確的溫度計位於英國泰丁頓一個毫不起眼的白色建築內，是英國國家物理實驗室（NPL）的所在地。它看起來不像裝滿水銀或有色酒精的細長管子。相反，它是一個銅製容器，大約有一個大哈密瓜的大小，裡面充滿了稀釋的超純氬氣，並鑲嵌著麥克風和微波天線，由金剛石尖端車床精確成形，使其半徑的變化僅約為12層銅原子厚度。然而，這個溫度計的目的並非真正測量溫度。相反，來自這個和其他類似裝置的新結果可能很快使科學家能夠完全重新定義溫度，並使其與米和其他國際標準計量單位保持一致。
該裝置實際測量的是能量（以焦耳為單位測量）與溫度（以國際標準單位開爾文為單位測量）之間的關係。這種關係用玻爾茲曼常數表示，在理想的世界中，它將成為開爾文的理想物理基礎。它之所以不是，純粹是歷史的偶然，因為我們星球的大部分表面都被液態水覆蓋，這是一種在眾所周知的溫度閾值下方便地變成冰或蒸汽的物質。
由於我們對溫度的標準概念與水的這些相變密切相關，原則上我們目前只確切知道兩個溫度：絕對零度（原子運動停止的溫度）和273.16開爾文。後一個溫度是所謂的水的三相點，它可以穩定地以冰、液體和蒸汽的形式存在。1954年，一項國際協議將開爾文定義為絕對零度和水的三相點之間差值的1/273.16。
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世界各地的所有溫度計最終都根據此三相點溫度進行校準，該三相點溫度本身是使用特殊構建的三相點電池進行校準的，這些電池填充了精心調配的具有特定氫氧同位素比率的水混合物。（國際標準組織將其稱為維也納標準平均海水。）該系統通常執行良好——最近對來自歐洲各地的三相點電池的比較顯示，它們之間的溫度變化僅為約百萬分之二十開爾文——但對於遠離水的三相點的溫度，例如在低溫系統或恆星內部發現的溫度，它開始失效。極低或極高的溫度必須使用諸如銅的凝固點或透過電阻器波動的電噪聲等標準進行測量，所有這些都必須以不同的不確定性和近似程度迴圈地與水的三相點聯絡起來。
“開爾文沒有將溫度直接與能量聯絡起來，這真是太荒謬了，”領導世界紀錄溫度計團隊的NPL計量學家邁克爾·德·波德斯塔說。“這種情況的發生僅僅是因為人們在知道溫度實際上是什麼之前，在知道溫度只是原子和分子在嗡嗡作響之前就開始測量溫度了。既然我們現在更瞭解了，並且有機會糾正它，我們就應該這樣做。”
為了實現這個目標，德·波德斯塔和英國克蘭菲爾德大學和蘇格蘭大學環境研究中心的的研究人員在過去五年中建造並改進了他們的溫度計。它在技術上是一個“聲學諧振器”——當特定頻率的聲音透過其麥克風輸入時，它會像鈴鐺一樣響起。透過將這種聲學共振與容器的半徑（透過微波測量）進行比較，德·波德斯塔和他的團隊可以確定充氣空腔內的聲速，從而確定氬分子運動的平均速度——即它們包含多少動能。透過在水的三相點273.16開爾文的溫度下進行所有這些操作，德·波德斯塔和他的團隊對玻爾茲曼常數進行了迄今為止最精確的測量，將其固定在1.38065156（98）X 10-23焦耳/開爾文。該“(98)”是對前兩位數字的統計不確定性度量，對應於百萬分之0.7 (ppm)的不確定性。該團隊的研究結果於7月11日發表在《計量學》雜誌上。
“這告訴您能量的變化量與一度溫度變化之間的關係，”德·波德斯塔解釋說。“我們希望最終透過國際協議，我們的測量結果和其他測量結果將‘固定’玻爾茲曼常數，以便此後我們永遠將溫度定義為每度開爾文一定數量的焦耳。”
法國塞夫爾國際計量局的計量學家和前高階官員理查德·戴維斯指出，目前正在開展更廣泛的工作，以將其他公制單位與基本物理常數聯絡起來，而不是任意物體或材料，並表示重新定義最早可能在2014年正式確定。“米過去是由法國這裡的一根鉑銥棒定義的，但自20世紀80年代以來，它是由光在真空中的速度在特定秒數的分數內定義的，”他說。“這是一個尾巴搖狗的例子——我們確定了秒的分數以保持米不變。 千克、開爾文、安培和其他單位的重新定義即將到來，但由於單位本身沒有改變，這對於幾乎所有人都是不可見的，除了那些在最高精度水平上工作的人。”
然而，在對開爾文進行任何正式更改之前，每個人都必須同意德·波德斯塔及其合作者測量的玻爾茲曼常數的準確性。美國、中國、法國、義大利和德國的團隊都有測量該常數的專案。特別是，2010年，法國國家計量實驗室的洛朗·皮特也使用一個充滿氬氣的聲學諧振器，宣佈了玻爾茲曼的測量結果，其相關不確定性為1.24 ppm——比德·波德斯塔的結果大0.54 ppm。這些測量之間的不確定性的顯著差異尚未得到解決。皮特拒絕就本文討論他的研究結果。
馬里蘭州蓋瑟斯堡國家標準與技術研究所的計量學家邁克爾·莫爾多弗於1988年率先進行了玻爾茲曼常數的第一次高精度聲學諧振器測量，他讚揚了德·波德斯塔和皮特兩個小組的工作，但表示兩個競爭激烈的團隊之間緩慢醞釀的憤怒現在正在阻礙科學進步。“很難讓他們合作，但我一直在向他們施加壓力，因為人們需要解決這個問題才能促進該領域的健康發展，”他說。
與此同時，全球計量學家團體將繼續他們艱苦的工作，從他們越來越精確的觀測中剔除越來越小的不確定性，使我們世界所衡量的標準越來越接近一個難以捉摸——且無法實現的理想。雖然他的團隊的聲學測溫的實際應用可能會出現，例如檢測天然氣中的雜質，但德·波德斯塔承認，這項探索的前沿現在在很大程度上已經遠遠超出了日常生活中的實際問題，進入了崇高的美學領域。“我喜歡認為這是對未來的一份美麗而優雅的禮物，人們在100年後會回顧並欣賞它，”他說。“現在，沒有實業家來敲我的門說，‘看在上帝的份上，對開爾文做點什麼吧！’但我們不知道這種準確性和精度在未來可能會有什麼用處。現在，你不會三思而後行，這是因為像我這樣的人。我們擔心這些事情，這樣你就不用擔心了。”