РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как взвесить килограмм: Главное – мера

Мир теряет эталон килограмма – и срочно нуждается в переопределении этой величины. Метрологи называют происходящее самым значительным в своей науке событием со времен Французской революции, когда появилась стандартная метрическая система.
Теги:
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как известно, основой системы СИ являются единицы килограмм, метр и секунда. В этой тройке килограмм — самый большой ретроград; если секунду и метр в ХХ в. переопределили на основе оторванных от реальных предметов величин, то эталоном массы и в век космоса, Интернета и генной инженерии по-прежнему является цилиндрический кусок металла (платиново-иридиевый сплав), хранящийся под Парижем в Международном бюро мер и весов — так же, как обстояло дело в конце XVIII века.

Если с драгоценным цилиндром что-нибудь случится, то нам придется заново калибровать все весы мира? А ведь, строго говоря, подобное и происходит: по разным причинам каждое столетие цилиндр теряет около 3*10−8 своей массы. А раз по определению, именно его масса равна килограмму, наш килограмм действительно постоянно слегка «усыхает». Немудрено, что специалисты в области метрологии бьют тревогу.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На прошедшей в конце января в Лондоне конференции с Ричард Дэвис (Richard Davis), бывший ранее одним из руководителей Бюро мер и весов. По его словам, пересмотр определения килограмма требуется столь срочно, что требуется как можно скорее приступать к делу. А для этого провести несколько максимально точных экспериментов, усреднить их результаты (если они не совсем совпадут) — и пользоваться получившимся новым стандартом. Это, конечно, не совсем согласуется с принятыми в метрологии методами, но иначе процесс может растянуться еще на долгие годы: «В некотором смысле слова килограмм держит нас в заложниках», — резюмировал Дэвис.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На самом деле, задачу пытаются решить уже более трех десятков лет, и, по мнению сторонников Дэвиса, вполне разумным будет отбросить точность, которая не имеет значения ни для какого практического применения. Впрочем, предложенным планом остались довольны не все. «Взять и просто вычислить среднее легко с точки зрения математики, но не с точки зрения науки», — говорит британский физик Майкл Хэрт (Michael Hart). Он и его сторонники продолжают держаться мнения, что переопределять килограмм следует через одну из фундаментальных физических констант, что привяжет эту величину к базовым свойствам Вселенной. Так же, как это проделано для метра и секунды.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Для этой цели было предложено поставить два альтернативных высокоточных эксперимента. Первый подразумевает использование ватт-весов, оценивающих массу через электромагнитные силы, связывая друг с другом единицы электрической и механической мощности. А от электрических эффектов уже легко перейти к некоторым фундаментальным константам — в т. ч. и к постоянной Планка. Альтернативный путь состоит в определении килограмма, как массы определенного числа атомов кремния-28, и затем выразить получившееся количество в постоянной Авогадро. Для этого ученые уже изготовили пару идеальных кремниевых сфер и проводят опыты по точному подсчету атомов в них — мы писали об этих удивительных шарах в заметке «Шедевры килограмма».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Пока что результаты проведенных обоими способами экспериментов расходятся на 175 миллиардных долей, что для современного уровня метрологии неприемлемо: измерения того же цилиндрического эталона позволяют достигать 30 миллиардных. А между тем проблема не исчезает — почему Дэвис и предлагает попросту усреднить полученные двумя путями цифры, затем выразить это значение через удобную фундаментальную постоянную и использовать в качестве нового определения килограмма.

«Неточность — одна из основ метрологии, — высказал Дэвис парадоксальную мысль, — В большинстве случаев мы пользуемся округленными, усредненными значениями. А для килограмма расхождения столь несущественны, что не скажутся на решении даже самых высокоточных задач». Разумеется, далеко не все согласны с таким мягким отношением к делу. В конце концов, никто не может предсказать, как и как быстро будут развиваться технологии, и когда нам придется встретиться с той же проблемой снова.

Некоторые специалисты, впрочем, уверены, что идти на предложенный Дэвисом компромисс вообще не придется. Химик Ян Миллс (Ian Mills) считает, что к 2015 г., когда пройдет большая международная конференция по вопросам мер и весов, измерения будут проведены с должной точностью, и конфликт снимется сам собой.

Сергей Панов
Сергей Панов 08 Февраля 2011, 11:02
А что, нельзя взять энное количество химически чистой воды и взвесить при температуре 10 градусов?
zarbuan
zarbuan 04 Февраля 2011, 16:02
в эталоне не такое уж большое содержание газов ,наверное, что бы делать равновесие выделение - поглащение
zarbuan
zarbuan 04 Февраля 2011, 10:02
если эталон поглащает газы, то почему бы его не поместить в глубокий вакуум?
zarbuan
zarbuan 04 Февраля 2011, 10:02
Андрюха кремний является полупроводниковым элементом, а полупроводниковые элементы как известно являются очень чистыми, технолигии очистки позволяют очистить кремний до 16N, то есть шестнадцать девяток после запятой, что в результате получается что примеси практически отсутствуют, а так как задачей является подсчет атомов определенного вещества, то кремний идеально подходит для этих целей!
Алексей Симаков
Алексей Симаков 02 Февраля 2011, 17:02
капистан, вот используем все поголовно СИ и не в курсе, наверное, что из-за особенностей данной системы в физических уравнениях появляется такая дрянь, как диэлектрическая проницаемость вакуума, а так же магнитная проницаемость его же! При том-то эти константы смысле физического не имеют. А это надо сказать, усложняет уравнения. В Гауссовой системе единиц таких бессмысленных констант не появляется.
sevich
sevich 02 Февраля 2011, 16:02
Пуд шишлингов, с Вами согласен о том, что дело в точности измерений длины, да и вода должна быть только H2О - без примесей любых газов, элементов и т.д. Только дециметр он меряется в сантиметрах, а не в ярдах, футах.Ну, как Вы и сказали. Но есть эталон метра. Есть лазерные дальномеры. Поэтому всё же несогласен.Ну да, погрешность, но её тоже можно найти. Просто трудоёмко, но это же ЭТАЛОН!!!
Алексей Симаков
Алексей Симаков 02 Февраля 2011, 06:02
tip, вопрос стоит не о весе, ибо на земле тело массой один килограмм весит где-то десять ньютонов, то на луне уже один и шесть десятых. А вопрос о получении результата спорный. В статье верно сказано, что усреднение результатов не ведёт к сколь бы то не было существенным последствиям, ввиду простого факта: весов способных измерять массу с подобной точностью на прилавках магазинов и у себя дома не найти, а это значит исключительную несущественность такой погрешности в повседневной жизни. Тем более от выбора системы измерений общий конечный результат не меняется.
Загрузка статьи...