В этом году 16 ноября произошло знаменательное событие: понятие килограмма было переопределено. Но почему в этом возникла необходимость.
До этого момента килограмм был единственной физической единицей, которая определялась через физический эталон. Находится он в Париже в Международном бюро мер и весов, и представляет собой цилиндр из сплава платины и иридия. В связи с этим возникли некоторые трудности: при измерении одинаковых национальных стандартов килограмма, находящихся в различных уголках мира, выяснилось, что они разнятся друг между другом. И при этом, разница увеличивалась со временем.
Эта разница составила несколько микрограмм. А использовать в качестве определения величину, которая меняется не приемлемо. Поэтому в 2011 году созрела необходимость в переопределении этой величины.
Суть состоит в том, чтобы определять единицы измерения через неизменные вселенские константы. Так, например, метр был определен через отрезок металла, но после его переопределили через скорость света. Достигнутая точность позволила создать такую систему как ГЛОНАСС. Секунда была определена через период вращения Земли вокруг Солнца, но позже ученые поняли, что это не может быть использовано в качестве точного определения секунды. Тогда ее решили определить через периоды излучения атома цезия 133.
Возможно вам покажется это несколько запутанно. Вся задача состоит в том, чтобы найти наилучшее соотношение существующей единицы измерения и какой-то известной константы. Таким образом, мы определим единицу измерения через какую-то неизменную величину.
Но через какую константу определять килограмм? Для переопределения килограмма были использованы сразу 2 константы: постоянная Авогадро и постоянная Планка. Это два различных метода. Первый заключается в том, чтобы определить, сколько атомов будет содержаться в сфере кремния28, весом в 1 килограмм.
А второй - на уточнении постоянной Планка с использованием весов Киббла. Принцип работы этих весов состоит в том, что уравновешивание происходит с электромагнитной силой в катушке, а не с силой тяжести, как в привычных нам рычажных весах. И с помощью некоторых хитростей можно с высокой точностью измерить постоянную Планка через 1 килограмм.
Если вам интересно, то я могу разобрать принцип работы весов Киббла в отдельной статье, и показать, как с их помощью можно определить килограмм, дайте мне знать об этом в комментариях.
Как и следовало ожидать, эти два метода совпали между собой, поэтому килограмм был переопределен через фундаментальную константу. Возможно, это даст нам возможность проектирования высокоточных систем измерения.
Спасибо за внимание! Не забывайте ставить пальцы вверх и подписываться на канал, дальше вас ждет много интересного!
