13 — 16 ноября пройдет очередная 26-я Генеральная конференция по мерам и весам . Но эта конференция будет особенной, на ней будут обсуждать новые правила исчисления килограмма: если раньше эталоном, на который все равнялись, был кусок железки в Париже, то теперь исчисление этой единицы измерения будет сводится к физическим константам. Об этом пишут СМИ.
В 18 веке люди внезапно поняли, что всему есть мера и решили, что правильно было бы придумать общие единицы измерения. Сукно на продажу стало неудобно измерять стопами местного князя или другими такими же «уникальными» методами.
Поэтому было решено все это дело упростить. Ученые предложили систему на основе природы: метр был определен как одна десятимиллионная часть расстояния от Северного полюса до экватора. Килограмм приравняли к одному литру воды . Еще позже их оптимизировали до метровой металлической полоски и килограммовой металлической гири.
Сейчас в Международной системе единиц (СИ) есть семь базовых единиц измерения: килограмм, метр, секунда, кельвин, ампер, кандела, моль.
Например, секунда в 40-х годах прошлого века равнялась 1/86400 оборота Земли вокруг оси. В 50-х она уже равнялась 1/31556925.9747 оборота Земли вокруг Солнца. И наконец только в 60-х годах её приравняли к чему-то более постоянному, чем вращение огромной планеты где-то в космосе, а именно к фундаментальным свойствам Вселенной. Сейчас секунда — время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
С метром такая же история — он прошел путь от идентификации его, как 1/10,000,000 расстояния от экватора до Северного полюса до расстояния, которое проходит свет в вакууме за 1/299,792,458 секунды. И все остальные единицы измерения тоже провели этот длинный путь от странных способов исчисления до максимально точных и неизменяемых констант. Все, кроме килограмма.
Вот уже на протяжении 129 лет, килограмм равнялся куску платино-иридиевого сплава, который находится в вакуумном сосуде во Франции. Это довольно точная система измерения, ведь этот цилиндр всегда равен 1 килограмму. Но платина на его поверхности собирает грязь из воздуха, что делает цилиндр немножко тяжелее. Когда его чистят, килограмм теряет вес, поскольку небольшие частички сплава стираются. Неточность трудно подсчитать, она очень маленькая. Но все же вес цилиндра не постоянная величина.
Теперь килограмм будут определять с помощью постоянной Планка.
Прибор, который станет основой для нового эталона, называется «Баланс Киббла». Это очень сложное и дорогое оборудование. Дальше скучное объяснение принципа работы прибора, вы его можете пропустить, иначе рискуете уснуть до конца статьи (если еще не уснули).
Итак, «Баланс Киббла» сначала измеряет количество электрического тока, необходимого для создания электромагнитного поля равного силе, действующей на избранную массу. Во втором режиме катушка в приборе, раньше находящаяся между двумя магнитами, поднимается с постоянной скоростью, и это движение индуцирует в ней напряжение, пропорциональное силе магнитного поля. Измеряя все три показателя (скорость катушки, ток и напряжение), можно вычислить постоянную Планка. Она же пропорциональна количеству электромагнитной энергии, необходимой для уравновешивания массы.Таким образом, мы получаем эталон электромагнитного килограмма.
То есть только теперь ученые пришли к единому точному определению килограмма. И на этой неделе за это решение должны проголосовать на конференции. Да, большинство людей даже не заметят произошедших изменений. Но это важно, так как такой переход означает отказ от грубых человеческих измерений и приближение к тому, как на самом деле работает Вселенная.
— Если инопланетяне когда-то прилетят на Землю, разве мы будем говорить с ними о чем-то другом кроме физики? Чтобы говорить о физике, там нужно будет договориться об общих единицах. Но если мы скажем, что наша единица массы основана на гире металла, которую мы держим в Париже, над нами будет смеяться вся вселенная, — отметил Стивен Шламмингер, физик Национального института стандартов и технологий США
