Наконец, спустя 130 лет после того, как он был создан, килограмм, в том виде, в каком мы его знаем, собирается уйти на пенсию. Но это не конец, поскольку будет введено новое определение — гораздо более точное, чем то, что у нас было до сих пор.

После того, как в конце прошлого года на Генеральной конференции по весам и мерам в Версале было единогласно проголосовано это изменение, оно, наконец, стало официальным. Килограмм умер, да здравствует килограмм.

Изображение: en:User:Greg L [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

Большинство людей в своей обычной повседневной жизни не особо задумываются о метрологии — науке об измерениях. Но она очень важна. Это не просто система, с помощью которой мы измеряем мир; это также система, с помощью которой учёные проводят свои наблюдения.

Она должна быть точной и она должна быть постоянной, предпочтительно основываясь на законах нашей Вселенной, какой мы её знаем.

Но из семи базовых единиц Международной системы единиц (СИ) четыре до этих пор не были основаны на физических константах: ампер (сила тока), кельвин (температура), моль (количество вещества) и килограмм (масса).

«Идея, — как объяснил ScienceAlert почётный директор Международного бюро мер и весов (BIPM) Терри Куинн (Terry Quinn), — заключается в том, что если все единицы измерения основаны на физических константах, они по своему определению являются стабильными и неизменными в будущем, а также повсеместно доступными.»

Например, метр определяется расстоянием, которое свет преодолевает в вакууме за 1/299792458 секунды. Секунда определяется временем, которое требуется для колебания атома цезия в 9 192 631 770 раз.

Килограмм же до нынешнего времени определялся … килограммом.

Нет, в буквальном смысле. Это килограммовая цилиндрическая гиря, которую называют Международным прототипом килограмма (IPK), изготовленная в 1889 году из 90%-ой платины и 10%-го иридия и хранящаяся в специальном хранилище в штаб-квартире BIPM.

Фактически, килограмм является единственной базовой единицей системы СИ, которая всё ещё определяется физическим объектом.

NIST

В разных уголках мира есть копии IPK, которые используются в качестве национальных стандартов и иногда отправляются во Францию ​​для сравнения с прототипом.

И вот тут всё становится интереснее: исследователи наблюдали, что масса этих копий по истечении времени начинает отличаться от массы главного IPK, запертого в хранилище. Неясно, теряли ли копии массу или IPK набирала массу, но ни один из сценариев не идеален для научной точности, даже если мы имеем дело с простыми микрограммами.

Поэтому последние несколько лет метрологи говорили о необходимости нового стандарта. Теперь они, наконец, переопределили килограмм на основе постоянной Планка, основной константы квантовой теории, и будут измерять его с помощью так называемых весов Ватта (или баланса Киббла).

Другими словами, определение килограмма теперь связано с количеством электромагнитной энергии, необходимой для уравновешивания объекта соответствующей массы. Так что эталонную гирю заменят электрический ток и напряжение.

Конечно, это не будет иметь никакого значения для жизни большинства людей — килограмм яблок до изменения всё равно будет килограммом яблок после изменения — но это будет иметь значение для метрологов в частности и учёных в целом.

«[Новое определение] значительно улучшит понимание и элегантность преподавания о единицах измерения, — сказал Куинн. — Это откроет путь к неограниченному повышению точности измерений, значительно улучшит точность и расширит возможности проведения точных измерений в очень малых и очень больших количествах.»

Так что всех нас можно поздравить с наступлением новой эры.

Что касается самого прототипа килограмма, то небольшой металлический цилиндр, который был так важен в течение стольких лет, будет по-прежнему оставаться в тех же условиях, что и всегда, под двумя колоколами в хранилище с климат-контролем.

В какой-то мере, это оказание почести его наследию — но учёные всегда будут учеными. Куинн также сказал, что «в последующие годы и десятилетия мы сможем наблюдать, насколько сильно изменится его масса», на этот раз по сравнению с новым неизменным определением килограмма. Поэтому мы, наконец, сможем точно сказать, действительно ли он терял массу все это время.

Источник: sciencealert | deadbees


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев