С 20 мая ученые больше не будут измерять вес с помощью физического предмета – цилиндра из сплава платины и иридия. Его заменили «балансом Киббла» или «весами Вата». Впрочем, изменениям подвергся не только килограмм.
16 ноября 2018 участники 26-й Генеральной конференции по мерам и весам, прошедшей в Париже, приняли историческое решение о переопределении четырех из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ) – килограмма, ампера, кельвина и моля.
Почему ученые решили изменить образцы единиц измерения и какими они будут с 20 мая?
Килограмм
Ранее единица массы килограмм была привязана к рукотворному артефакту – цилиндру из сплава платины и иридия, который хранится во французском городе Севр. Результаты нескольких международных сличений национальных копий, изготовленных из того же материала, показали, что их массы меняются относительно главного эталона в диапазоне ± 50 микрограммов за 100 лет.
Это связано с тем, что, несмотря на абсолютно стерильные условия, идеально точный килограммовый цилиндр равно покрывается пылью и грязью, а его чистка приводит к стиранию частиц сплава.
Насколько при этом изменилась масса головного образца – неизвестно, ведь его не с чем сравнивать. Для многих типов измерений такое отклонение может привести к некорректным результатам.
Теперь за точный вес килограмма будет отвечать так называемый «баланс Киббла» или «весы Вата», которые определяют вес за счет постоянной Планка (масса Планка). В таких весах эталоном выступает груз, который уравновешивает силу отталкивания между постоянным магнитом и катушкой, через которую пропускают ток. Таким образом, массу объекта можно найти путем равенства электрической и механической силами.
Благодаря новым определениям килограмма каждая страна сможет воспроизводить эталон самостоятельно в любое время, не прибегая к сверке с главным эталоном.
Ампер
Прошлогодняя конференция также утвердила новое определение ампера (единица измерения силы электрического тока). Старое, 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 килограммов, но и численное значение электрического заряда – для нового определения ампера. То есть, новое определение выражается только через одну постоянную – заряд электрона.
Кельвин
Единица температуры – Кельвин – до сегодняшнего дня определялась как 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды. Новое определение Кельвина основано на постоянной Больцмана, которая теперь точно равна 1,380649 × 10-23 Дж × K-1 (Джоуль на Кельвин).
Моль
Моль до сих пор был привязан к числу атомов в 0,012 кг 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 частицы.
Ваше мнение