Такое бывает раз в 100 лет: с 20 мая 2019 года мир переходит на обновленную систему единиц

Тема Всемирного дня метрологии в 2019 году – «Международная система единиц измерений ‒ Фундаментально лучше».

Эта тема была выбрана потому, что 16 ноября 2018 года 26-я Генеральная конференция по мерам и весам согласилась, пожалуй, с одним из наиболее значительных изменений Международной системы единиц (СИ) с момента ее создания ‒ о переопределении четырех из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ) ‒ килограмм, ампер, Кельвин и моль. Теперь они выражены не через объекты реального мира, а через абстрактные математические константы. Такое решение принято в рамках перехода к обновленной Международной системе единиц. Сегодня она включает в себя семь базовых величин: массу, длину, время, силу тока, температуру, количество вещества и силу света. Прежде для них существовали свои первичные эталоны, как, например, платиноиридиевый слиток в роли точной меры одного килограмма. С помощью таких образцов производилась калибровка измерительных приборов. Но так как эталон может со временем подвергаться изменениям характеристик вещества под влиянием внешних факторов, впоследствии произошёл переход к фундаментальным константам, неизменным для всего мироздания.

Таким образом, согласно решению, килограмм будет определяться через постоянную Планка; метр ‒ через скорость света в вакууме; секунда ‒ через частоту сверхтонкого расщепления атома цезия; ампер ‒ через элементарный электрический заряд (одного электрона); Кельвин ‒ через постоянную Больцмана; моль ‒ через число Авогадро; кандела ‒ световая эффективность монохроматического излучения частотой 540·10 12 Гц.

Директор Международного бюро мер и весов Мартин Милтон назвал нынешний шаг «исторической вехой», сравнив его с принятием в 1875 году Метрической конвенции, которая на сегодняшний день служит основой измерительных систем на большей части земного шара. Речь идет об окончательном отказе от связи системы SI с артефактами. Фактически принимается новая система единиц, которая будет использоваться почти во всех странах мира.

Килограмм оставался последней мерой, эталоном которой служил физический объект. Как напомнил глава Национальной лаборатории метрологии и испытаний Франции Тома Гренон, такой подход имел очевидный изъян, состоявший в том, что эталон килограмма существует уже достаточно долгое время и его масса может изменяться. Изначально в 1795 году было введено понятие грамма ‒ вес одного кубического сантиметра воды, из чего следовало, что килограмм эквивалентен весу одного кубического дециметра воды. Для отражения этого веса был сначала изготовлен платиновый, а затем ‒ платиново-иридиевый цилиндр, который хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр близ Парижа.

Доступ в комнату, где хранится эталонный цилиндр, имеют только три человека во всем мире, причем они должны одновременно повернуть ключ в замке, чтобы открыть дверь. Один из ключей постоянно находится у директора Международного бюро мер и весов, второй хранится в Архиве Франции, а третий ‒ у председателя Международного комитета мер и весов.

В конце XX века ученые обнаружили, что эталон постепенно теряет массу, вследствие чего было инициировано несколько проектов по разработке новой меры, не подверженной таким изменениям. В рамках проекта создан новый эталон в виде идеального шара из поликристаллического кремния, обогащенного по стабильному изотопу 28Si, с отклонением от сферичности менее 30 нанометров.

Конференция также утвердила новое определение ампера. Прежнее определение, утвержденное в 1948 году, было основано на измерении силы, действующей на параллельные проводники с током. Теперь ученые решили зафиксировать не только численное значение постоянной Планка для килограмма, но и численное значение электрического заряда ‒ для нового определения ампера.

Единица температуры – Кельвин до сегодняшнего дня определялась как 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды. Это определение создавало свои неудобства, поскольку в воде всегда есть примеси тяжелых изотопов водорода и кислорода и они могут значительно сдвигать тройную точку. Поэтому метрологам пришлось создать отдельный стандарт ‒ Венский стандарт усредненной океанской воды. Ее рецепт выглядит так: 0,00015576 моля дейтерия на моль обычного водорода; 0,0003799 моля 17O на моль 16O, и 0,0020052 моля 18O на моль 16O. Кроме того, для того чтобы определять точные значения в других диапазонах, ученым приходилось контролировать точки плавления и кипения нескольких других веществ. Новое определение Кельвина основано на постоянной Больцмана, которая теперь будет точно равна 1,380649 × 10-23 Дж × K-1(джоулей на кельвин).

Моль до этого времени был привязан к количеству атомов в 0,012 килограмма стабильного углерода-12, то есть был связан с массой. В новой версии системы СИ он будет определен через зафиксированную постоянную Авогадро, то есть будет равен 6,02214076×1023 частиц.

Резолюция 26-й Генеральной конференции по мерам и весам вступит в силу во Всемирный день метрологии 20 мая 2019 года.

Источник: nashkraj.by

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.