Иван Филипов
Опубликовано: 21:45, 20 май 2019
По материалам: hotgeo
Общество

20 мая изменится эталон измерения веса

С этого понедельника все единицы системы СИ оказались «отвязаны» от материальных носителей и отныне определяются через фундаментальные физические константы. Эти изменения коснулись единицы измерения массы — килограмма, который теперь будет определяться через постоянную Планка. С помощью специального оборудования можно будет получать собственный эталон килограмма, а цилиндр из платины и иридия, хранящийся в штаб-квартире Международного бюро мер и весов под Парижем, утратил свое значение. У России своих инструментов для таких измерений пока нет.

20 мая изменится эталон измерения веса

 

Начиная с 20 мая 2019 года — со Всемирного дня метрологии — официально вступают в силу решения прошедшей в ноябре 2018 года в Париже 26-й Генеральной конференции по мерам и весам. Формально на этой встрече ученые приняли решении о переопределении четырех единиц: килограмма, ампера, кельвина и моля — через фундаментальные физические константы.

Значения соответствующих постоянных фиксируются. Другими словами, теперь константы стали действительно константами.

Значение постоянной Больцмана фиксируется и равна 1,380649 x 10-23Дж x K-1 (джоулей на кельвин), число Авогадро — 6,02214076 x 1023моль-1, заряд электрона — 1,602 176 634 x 10-19 кулона, постоянная Планка — 6,62607015 x 10-34 килограмма на квадратный метр за секунду. Ранее, когда метр был переопределен через скорость света, так же была зафиксирована и скорость света в вакууме.

 

На деле же глобальные изменения коснулись в основном килограмма. Ампер и кельвин уже давно в большинстве метрологических организаций был реализован через утвержденные в ноябре определения. А моль в прошлом году просто был законно отвязан от единицы массы.

До реформы килограмма дела обстояли с точностью до наоборот. Была фиксирована единица массы. Вернее сказать, был создан объект — платино-иридиевый цилиндр, масса которого и звалась одним килограммом.

Конечно, такая «фиксация» весьма условна — материальный объект претерпевал изменения за годы своей службы метрологам. Однако отследить эти изменения практически было невозможно, потому что, живя в пределах своего определения, килограмм не меняется, пока существует этот цилиндр. Ведь единица массы, как было сказано выше, — это масса цилиндра.

Но долго так продолжаться не могло, ведь основывать мировую стандартизацию на «плывущих» величинах — дело опасное. К примеру, расхождения точных копий международного эталона килограмма составили десятки микрограммов, что дает неконтролируемую неточность в восьмой значащей цифре. К слову, фиксированное значение постоянной Планка содержит девять значащих цифр — то есть оно на два порядка точнее.

 

Ввиду вышеупомянутых причин изменение определения килограмма обсуждалось очень давно. Основным условием для принятия нового килограмма было следующее: требовалось провести как минимум три эксперимента с весами Киббла (то есть определить килограмм через постоянную Планка), два из которых должны были иметь сходимость между собой 2 x 10-8. И еще обязательно было провести один эксперимент, основанный на другом принципе — через постоянную Авогадро. И расхождение с результатом этого эксперимента не должно было превышать 5 x 10-8 в относительных единицах.

Пока требуемая точность не была достигнута, решение о новом определении килограмма не принимали.

Международный коллектив поработал хорошо: необходимая точность была достигнута и килограмм переопределен.

«Россия в переопределении единицы массы никак, к сожалению, не участвовала. После принятия формального решения о переходе к новому эталону килограмма через фундаментальную физическую константу, постоянную Планка, страны, у которых есть соответствующая аппаратура, получили «независимость»: теперь им не надо сверяться с парижским эталоном килограмма, они сами могут получать эталонное значение с помощью весов Киббла», — рассказал Снегов.

 

Такими «независимыми» странами стали США, Швейцария, Великобритания, Канада, Китай, Германия. России тоже хотелось бы иметь такие возможности, но у нас нет своих весов Киббла.

Снегов добавляет: «Стоимость проекта по созданию таких весов в Германии составляла порядка 150 миллионов евро, и им потребовалось три года. Мы можем поступить проще, например купить за рубежом коммерческие весы Киббла — они на порядок менее точные, на 2 x 10-7. Этого достаточно для практических целей тех стран, которые не претендуют на наивысшую точность».

Также хранитель килограмма поделился оценками отечественного проекта: для получения «независимости» потребуется около 1,2 миллиарда рублей и примерно пять лет. Если созданная аппаратура успешно пройдет все мировые сличения и докажет способность воспроизводить единицу массы с необходимой точностью, нашим метрологам больше не придется никуда обращаться вообще — будем сами с килограммом.

«Пока, в течение ближайших десяти лет, мы можем использовать старый эталон, в том же режиме, что был раньше. Через десять лет нам потребуется поверка — именно для этого мы приобрели за границей вакуумный компаратор, поскольку новые правила требуют именно вакуумного взвешивания, тогда как раньше сравнивали в воздухе», — говорит Снегов.

В Росстандарте нам сообщили, что предложения глобальной программы развития высокотехнологичной промышленности в условиях состоявшегося переопределения системы СИ (часть которой — проект по созданию своих весов Киббла) в настоящий момент согласуется с Минпромторгом России.

Ctrl
Enter
Заметили ошЫбку
Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Обсудить (0)