Как заменить массу килограмма без самого килограмма?
На самом деле, сделать это можно разными способами, но самым эффективным вариантом является перенос значения килограмма на какую-либо естественную неизменную константу и возвращение в удобный формат уже с полученным свойством «бесконечности». Поясним на примере метра:
До 1983 метр выглядел как платиновая палка, лежащая все в том же парижском подвале с теми же вытекающими проблемами интерпретации.
Однако затем метрологи переопределили метр как расстояние, которое пролетит свет за 1/299 792 458 секунды. Отсюда же вывели принятую на сегодняшний день скорость света — 299 792 458,000… метров в секунду. С этого момента платиновая палка утратила свою актуальность.
ПО ТЕМЕ: 7 известных символов, о происхождении которых вы могли не знать.
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).
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.
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.
Обновление материала: 16 ноября 2018 года в Париже на 26-й Генеральной конференции по мерам и весам было принято историческое решение — килограмм был «отвязан» от физического предмета и стал определятся на основе постоянной Планка. Утверждена установка, с помощью которой можно реализовать новый эталон массы — баланс Киббла или весы Киббла (Kibble balance).
Последняя единица измерения в СИ скоро станет стандартной и не будет зависеть от физического предмета, изготовленного людьми
Использованы материалы Dailymail
Краткая, но увлекательная история килограмма
Трудно не заметить, что килограмм — единственная величина в системе СИ, имеющая приставку «кило» (то есть, 1000) в базовой форме. Дело в том, что эта единица измерения была введена в 1793 году во Франции, где вовсю полыхала революция и первоначальное название grave (от латинского «gravitas») имело не слишком удачное созвучие с титулом «граф». Чуть позднее один из отцов «грава», небезызвестный Антуан Лавуазье, был обезглавлен, а «grave» переопределен в «gramm», как 1/1000 «грава», но затем возвращен в привычный масштаб уже с приставкой «кило».
Изначально «грав» равнялся массе кубического дециметра воды, температура которой составляла ноль градусов по Цельсию, килограмм отличался лишь более теплой водичкой (+4 градуса). Естественно, требовался более надежный эталон, который и был изготовлен в 1799 году из самой чистой платины, которую удалось получить. Спустя 90 лет была произведено сразу 40 новых «килограммов» из более прочного и надежного платино-иридиевого сплава. Главный образец с еще шестью братьями-близнецами оставили в Париже, а остальные разослали по всему миру в качестве эталона.
Проблемы начались в 1948 году, когда все эталоны были собраны вместе для взвешивания. Оказалось, что несмотря на максимально схожие условия хранения, массы всех образцов заметно изменились, а повторный замер в 1988-1992 годах показал, что эти различия имеют тенденцию увеличиваться. Уже тогда стало очевидным, что от физического объекта-прототипа необходимо избавляться.
ПО ТЕМЕ: Что такое карат? Как определить вес драгоценного камня и пробу золота в каратах.
Рекомендуем:
Текущий ремонт трансформаторов
Лестничные перила и поручни: основные разновидности, изготовление и установка (+86 фото)
Туфелька из конфет: мастер-класс с фото и видео
Ремонт кухни до и после: 10 историй с реальными фото
Colors Book 2021-2021
Что такое экологический дизайн?
Выкройки из журнала Бурда — архив с 1990 года
Настоящая любовь. Схема вышивки крестом
Классические обои для спальни
Арка на кухню: примеры дизайна и 50 фото в интерьере
