Проект издательского дома «МедиаПро»
Получать дайджест новостей

Новости

Назад к списку новостей
Управление качеством

Прощай «старый» килограмм – новый международный эталон на подходе

На сегодняшний день килограмм – это последняя единица в Международной системе СИ, которая определяется с помощью физического предмета, изготовленного людьми. Эталон килограмма, созданный в 1889 году, хранится в Международном бюро мер и весов около Парижа. Ожидается, что в ноябре 2018 года делегаты Международной генеральной конференции мер и весов отправят «в отставку» эталон 19-го века и заменят его современным высокоточным устройством.

Почему это так важно

Все стандартные единицы, кроме килограмма, Международной системы единиц СИ определяются с помощью фундаментальных физических свойств и законов. Первый эталон килограмма, в виде платиновой гири, был изготовлен еще в 1799 году, но его масса оказалась на 0,028 г больше массы 1 куб. дм воды при 4°С, определенного как стандарт. Существующий современный эталон килограмма был создан в 1889 году в виде цилиндра с высотой и диаметром 39,17 мм из платино-иридиевого сплава (90% платины, 10% иридия). С 19-го века этот эталон хранится в Международном бюро мер и весов около Парижа под тремя герметичными стеклянными колпаками и в публикациях часто фигурирует под названием Le Grand K.

Прощай «старый» килограмм – новый международный эталон на подходе
Так выглядит классический килограмм, хранящийся в Париже

Для охвата всей планеты было изготовлено более 80 официальных копий эталона, которые используются как национальные стандарты килограмма. Раз в 40 лет проводятся процедуры сравнения копий и измерения приносят неутешительные результаты.

Максимальная разница между копиями относительно эталона достигает 50 мкг (микрограмм), что не может не беспокоить ученых.

Очевидно, что в современном высокотехнологичном мире даже такие, казалось бы, минимальные отклонения от эталона могут привести к неприятным, а то и к катастрофическим последствиям. Еще в 1999 году Генеральная конференция по мерам и весам рекомендовала всем лабораториям в мире продолжить усилия по выработке способа стандартизации килограмма и установления связи единицы массы с фундаментальными или атомными константами.

Прощай «старый» килограмм – новый международный эталон на подходе
На сегодняшний день — весь мир ориентируется на парижский эталон массы

Новый стандарт для обеспечения международной безопасности

Да, именно под таким лозунгом работают ученые над новым устройством для определения эталонной единицы массы. Просто представьте себе, что произошла некая катастрофа с реальным предметом Le Grand K – наступает хаос, ведь для обеспечения международного сотрудничества в области космоса, авиации, строительства небоскребов, да во всех областях критично важны единые стандарты измерений.

Уже в этом месяце международное сообщество ученых собирается свергнуть почти 130-летнего «короля килограммов» и заменить его современным высокотехнологичным устройством, известным под названием «баланс Киббла» (Kibble balance). Это устройство названо в честь британского физика и новатора-метролога Брайана Питера Киббла из Национальной физической лаборатории Великобритании (NPL).

Прощай «старый» килограмм – новый международный эталон на подходе
Прибор измерения «электрической» массы в 1927 году.

Не вдаваясь в технологические тонкости, можно описать устройство «баланс Киббла» как некий измерительный прибор, позволяющий с высокой точностью получить так называемый «электрический» или «электронный» килограмм. До смерти изобретателя в 2016 году это устройство называлось «ватт баланс», ведь масса в этом приборе пропорциональна произведению тока и напряжения, которое измеряется в ваттах. Электрический ток и разность потенциалов измеряются в единицах СИ, а устройство «баланс Киббла» становится инструментом для измерения массы в единицах СИ.

Научные лаборатории во всем мире могут построить работающий прибор «баланс Киббла» и измерять массы с такой точностью, с которой в настоящее время измеряется постоянная Планка.

Для метрологии основной смысл постоянной Планка, которая является фундаментальной константой природы, состоит в том, что она устанавливает предел точности, с которой мы можем измерить физические системы. Такие основные единицы СИ как метр и секунда уже определены через универсальные константы – осталось официально утвердить и килограмм. В 2011 году на Генеральной конференции по мерам и весам была единогласно принята резолюция по использованию в СИ точного значения постоянной Планка 6,62606X·10−34 Дж*с, где X в будущем может быть заменен на одну или несколько значащих цифр.

Прощай «старый» килограмм – новый международный эталон на подходе
Устройство «баланс Киббла» образца 2015 года

Прибор «баланс Киббла» – это достаточно дорогое устройство и на его сертифицированный запуск во всех основных мировых лаборатория потребуется значительное время. Но ученые единодушны: «Мы должны освободится от единственной «точки неудачи», а знаменитый «король килограммов» Le Grand K займет свое почетное место в музее науки.

Прощай «старый» килограмм – новый международный эталон на подходе
Последняя единица измерения в СИ скоро станет стандартной и не будет зависеть от физического предмета, изготовленного людьми

Источник: Строительный портал новых технологий по материалам Dailymail



Подписаться на рассылку