Новий еталон кілограма: Що це таке і чому важливо?

Тепер кілограм будуть визначати за допомогою балансу Кіббла

112.ua

Із 20 травня 2019 року вчені замінили еталон кілограма і більше не будуть вимірювати масу за допомогою фізичного предмета. Тепер одиниця маси визначається за допомогою постійної Планка. І хоча на повсякденні більшості людей це ніяк не позначиться, для наукового світу і промисловості, де потрібні максимально точні вимірювання, такий крок має велике значення. 

Екскурс в історію

Кілограм - це одиниця маси, що дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма. Таке визначення затвердила Генеральна конференція з мір та ваг у 1901 році. Однак історія кілограма почалася набагато раніше.

Кілограм як одиницю вимірювання маси запропонували після Великої французької революції (1789-1799) з метою впорядкування системи одиниць із застосуванням десяткової системи. 7 квітня 1795 з'явилася нова одиниця - грам (абсолютна вага обсягу води, що дорівнює кубу однієї сотої частки метра при температурі плавлення льоду). 

Враховуючи те, що еталон у вигляді певної кількості води був ненадійним, виникла проблема його практичної реалізації. Внаслідок цього було виготовлено тимчасовий металевий еталон вагою в 1000 грамів.

Пізніше французький хімік Луї Лефевр-Жино й італійський натураліст Джованні Фабброні дійшли висновку, що найбільш точне визначення маси буде не при температурі плавлення льоду (нуль градусів за Цельсієм), а за температури, коли щільність води найвища (+4 градуси за Цельсієм). 1799 року було виготовлений платиновий еталон, маса якого відповідала масі літра води при температурі +4 градуси. Цей кілограм отримав назву кілограма архіву і був еталоном протягом наступних 90 років.

Міжнародний прототип

З відкритих джерел

У 1875 році 17 країн світу підписали Метричну конвенцію, яка дала старт створенню міжнародної системи одиниць. Після чого було виготовлено новий Міжнародний прототип кілограма.

Міжнародний прототип - це чотирьохсантиметровий циліндр, який складається на 90% із платини і на 10% з іридію. Його було зроблено в Лондоні. У 1889 році прототип було затверджено Генеральною конференцією з мір та ваг і наразі зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг під Парижем.

Крім власне прототипу, у Франції зберігаються ще шість його копій, а також ще десять робочих копій для звичайного калібрування і дві для спеціального використання. Понад сто прототипів цього еталону також зберігаються в інших країнах як національні прототипи.

Новий еталон

До сьогодні кілограм був останнім еталоном, який було прив'язано до матеріального носія. Але фізичні об'єкти, навіть перебуваючи в стерильних умовах, можуть втрачати атоми (фактично випаровуватися) або, навпаки, вбирати молекули з довколишнього повітря. Крім цього, ідеально точний кілограмовий циліндр все одно припадає пилом і брудом. А при чищенні циліндра частинки сплаву стираються, і еталонний кілограм втрачає свою вагу. Відзначається, що за минуле сторіччя маса еталона змінилася на кілька десятків мікрограмів.

Для створення нового еталона маси тепер застосовуються "Ваттові ваги" або як їх називають, "баланс Кіббла", які визначають масу через постійну Планка — основну константу квантової теорії.

Тепер визначення кілограма пов'язано з кількістю електромагнітної енергії, яка потрібна для того, щоб врівноважити об'єкт певної маси. Еталонну гирю замінять електричний струм і напруга.

BBC

Значення

Перевагою нового еталона є те, що "Ваттові ваги" завжди можна заново виготовити та провести необхідні обчислення. Це означає, що тепер точно відміряти кілограм зможуть вчені по всьому світові, а не тільки ті, у кого є доступ до оригінальної гирі або її копій. До всього іншого, матеріальний еталон може бути знищено або втрачено, а його маса, як повідомлялося, не залишається постійною.

На повсякденному житті більшості людей заміна еталона кілограма ніяк не відіб'ється, але вчені стверджують, що для науки це поворотний момент в історії фізики.

Глава британської Національної фізичної лабораторії Теодор Йанссен відзначає, що "тепер всі одиниці системи СІ буде засновано на фундаментальних константах природи - вічних, незмінних величинах. Це дозволить проводити більш точні вимірювання і зміцнить засади науки в цілому".

Джерело: 112.ua

відео по темі

Loading...


Новини за темою

Віджет партнерів

d="M296.296,512H200.36V256h-64v-88.225l64-0.029l-0.104-51.976C200.256,43.794,219.773,0,304.556,0h70.588v88.242h-44.115 c-33.016,0-34.604,12.328-34.604,35.342l-0.131,44.162h79.346l-9.354,88.225L296.36,256L296.296,512z"/>