20 мая начинает работать новая редакция определений основных единиц системы измерения (СИ). С этой даты семь основных единиц: ампер, метр, кельвин, секунда, кандела, килограмм, моль привязаны к фундаментальным физическим константам – постоянной Больцмана, постоянной Планка, постоянной Авогадро, элементарному электрическому заряду. В качестве яркого наглядного примера того, насколько нужен переход от старой системы к новой можно привести килограмм.
Эталоном килограмма с 1889 года выступает цилиндр, изготовленный из 90% платины и 10% иридия, диаметром 39 миллиметров и высотой 39 миллиметров. Этот килограмм, хранящийся под Парижем, является стандартом, и он не единственный существующий. Во многих странах мира хранятся точные копии образца 18 века, являющиеся официальными.
Потеря» эталона части атомов и увеличение погрешности
Ученые едины во мнении, что эталон, который был сделан 130 лет назад, навсегда лишился части своих атомов, и, соответственно, и точности.
За столетний период сравнения эталона с его копиями выявилось постепенно увеличивающееся расхождение, равное 50 микрограммам – это приблизительная масса крыла мухи.
Как признали во всем мире, это расхождение не такое и существенное, но все же оно есть. По этой причине в ноябре 2018 года на конференции Международного бюро мер и весов принимается решение о переопределении эталона килограмма.
Во избежание определения исходного килограмма эксперты Международного бюро мер и весов приняли решение использовать постоянную Планка, величину электромагнитного эффекта. Для выяснения числового значения постоянной Планка были проведены 2 разных эксперимента.
Переопределение килограмма на основе постоянной Планка
Итак, эти два эксперимента привели к почти одинаковым результатам, и ученые выбирают направление для переопределения килограмма на основе постоянной Планка.
Дженс Саймон, ученый из германского Брауншвейгского физико-технического института сказал следующее: «Для граждан ничего не меняется, для них 20 мая будет таким же, как и днем ранее. А для науки и высоких технологий этот шаг является большой победой. Для метрологов открывается дверь в рай». Саймон также привел один из примеров «рая» — это оптические атомные часы, которые способны установить время примерно в 100 раз точнее, чем стандартные часы. Оптические атомные часы, обладающие высокой точностью, которые используют на спутниках, могут существенно повысить точность навигации.