Міжнародна система мір та ваг зазнала великих змін

З понеділка, 20 травня, науковці більше не будуть вимірювати вагу за допомогою фізичного предмета - циліндра зі сплаву платини та іридію. Еталон замінили "балансом Кіббла" або "вагами Ватта". Однак, змін в фізичному вимірі зазнав не тільки кілограм, а також ампер, кельвін і моль. Про це йдеться в резолюції Міжнародного комітету мір та ваг за результатами 26-ї конференції, яка відбулася в Парижі 13-16 листопада 2018 року.

З 20 травня 2019 року Міжнародною системою одиниць, СІ, є єдина система, згідно з якою: 
 

• частота надтонкого переходу основного стану атома прив'язується до цезію-133, який дорівнює 9 192 631 770 Гц,
• швидкість світла у вакуумі, з, дорівнює 299 792 458 м/с,
• постійна Планка h дорівнює 6,626 070 15 × 10À34 Дж с,
• елементарний заряд, е, дорівнює 1,602 176 634 × 10À19 С,
• постійна Больцмана k дорівнює 1,380 649 × 10À23 Дж / К,
• константа Авогадро, Н. А., дорівнює 6,022 140 76 × 1023 моль-1,
• світлова ефективність монохроматичного випромінювання частоти 540 × 1012 Гц, Ккд, дорівнює 683 лм / Вт.

"Крім того, Міжнародною системою одиниць (СВ) переглянуті герц, джоуль, кулон, люмен і ватт, з одиничними символами Hz, J, C, lm і 
W, які співвідносяться з такими одиницями як метр, кілограм, ампер, кельвін, моль і кандела, з одиничними символами s, m, кг, A, K, mol і cd відповідно, 
відповідно до Hz = с -1, J = кг м2 s - 2, C = A s, lm = cd m2 m -2 = cd sr і W = кг m2 s-3 ", - сказано в резолюції.

У листопаді 2018-го Міжнародний комітет мір і ваг проголосував за відмову від чинного еталонного кілограма - циліндричного шматка платино-іридієвого сплаву, який знаходиться в вакуумній посудині в паризькій лабораторії.

Тепер за точну вагу кілограма відповідатиме так званий «баланс Кіббла» або «ваги Ватта», які визначають вагу через постійну Планка - основну константу квантової теорії.

Пристрій передбачає створення постійного кількості електромагнітної енергії, яка необхідна для врівноваження одного кілограма. По суті, мірилом стане електричний струм і напруга, пропорційні силі магнітного поля еталонного кілограма. 

Нинішнє рішення завершує реформу, яка тривала кілька десятків років: ще в 1983 році метр був прив'язаний до значення швидкості світла у вакуумі (і значення швидкості було зафіксовано, були припинені всі програми вимірювання швидкості світла у вакуумі, оскільки його значення стало точно відомим за визначенням. У 2005 році дослідники визначилися у виборі ще трьох констант для перевизначення інших одиниць. Постійна Планка була обрана в якості основи для визначення одиниці маси, кілограм, елементарний електричний заряд ( Арядом електрона) одиниці сили в румах, а постійна Больцмана - термодинамічної температури.

Для того, щоб завершити цей перехід, знадобилося кілька років для того, щоб з високою точністю виміряти константи. 

Кілограм

До сих одиниця маси, кілограм, була прив'язана до рукотворного артефакту - циліндра зі сплаву платини та іридію, який зберігається у французькому місті Севр. Результати кількох міжнародних звірень національних копій, виготовлених з того ж матеріалу, показали, що їх маси змінюються щодо головного еталона в діапазоні ± 50 мікрограмів 100 років. Наскільки при цьому змінилася маса головного зразка - невідомо, оскільки його немає з чим порівнювати. Для багатьох типів вимірювань таке відхилення може привести до недостовірних результатів. 

Відтепер затверджено нове визначення кілограма, засноване на постійній Планка. Установка, за допомогою якої можна реалізувати новий еталон маси, називається "баланс Кіббла". У таких вагах еталоном виступає вантаж, який врівноважує силу відштовхування між постійним магнітом і котушкою, по якій пропускають струм. Таким чином, масу об'єкта можна знайти за рахунок рівності електричної і механічної сил. 

Завдяки новим визначенням кілограма, кожна країна зможе відтворювати еталонну установку самостійно в будь-який час, не вдаючись до звірки з головним еталоном. 

Ампер

Конференція також затвердила нове визначення Ампера. Колишнє визначення, затверджене в 1948 році, було засновано на вимірі сили, що діє на паралельні провідники зі струмом. Тепер вчені вирішили зафіксувати не тільки чисельне значення постійної Планка для кілограма, а й чисельне значення електричного заряду - для нового визначення Ампера. 

Кельвін

Одиниця температури - Кельвін - до сьогоднішнього дня визначалася як 1 / 273,16 термодинамічної температури потрійної точки води. Нове визначення Кельвіна засноване на постійній Больцмана, яка тепер точно дорівнює 1,380649 × 10-23 Дж × K-1 (джоулів на Кельвін). 

Моль

Моль досі був прив'язаний до числа атомів в 0,012 кілограма стабільного вуглецю-12, тобто був пов'язаний з масою. У новій версії системи СІ він буде визначений через зафіксовану постійну Авогадро, тобто буде дорівнювати 6,02214076 × 1023 частинок.

Відзначимо, що дана новина в природничо-науковому середовищі була зустрінута зі скепсисом, деякі вчені пророкують прийдешній розпад науки і деградацію будь-якої іерахічної наукової системи.

Раніше Lenta.UA оглядово писала про наукові гіпотези, які передбачають виникнення свідомості й мови у людини.

Фото: Новий час