КИЛОГРАММ (с греч. кило - "тысяча" и грамм - "маленький вес") - единица массы, основная единица СИ.
В выражении килограмма участвуют опосредованно сразу три фундаментальные физические константы:
- постоянная Планка (кг·м^2/с);
- скорость света (м/с);
- частота сверхтонкого расщепления основного состояния атома цезия-133 (1/с)
Для наглядности привёл их размерности, чтобы легче было понять, в какой зависимости килограмм от них зависит.
При написании текста ни один ИИ не напрягался ни при написании текстов, ни при генерации картинок. Если заметили лажу или нужно сделать дополнения, то обязательно напишите в комментариях - я всегда открыт новым знаниям! И конечно отвечу на любые вопросы
Примечательно, что только килограмм в единицах СИ несёт приставку "кило" и считается основной единицей. Почему так?
В отличие от других единиц, килограмм последним отказался от физического артефакта - международного эталона килограмма - платино-иридиевой гири (см. фото). Несмотря на то, что гиря не подвержена коррозии и хранится в вакууме, чтобы её не лапали руками и не покрывала пыль, с развитием техники всё-таки стало заметно, что артефакт теряет массу. Уходят отдельные атомы от возгонки, от физического контакта с аппаратурой для взвешивания, от радиоактивного распада и облучения и т.д. Так себе удовольствие каждый год вносить поправки во все измерения в мире. Поэтому и начали выражать через фундаментальные константы. Это позволило невероятно повысить стабильность воспроизведения, а также воспроизводить единицу в любой точке мира (при наличии оборудования).
Технически реализовать процесс передачи единицы массы из квантового мира в наш макроскопический оказалось довольно сложно. На помощь пришла конструкция ватт-весов Брайана Киббла (весы Киббла)
Это привычный механизм рычажных весов, (см. фото) на который с одной стороны размещается груз, а на другой - электро-магнитная установка, создающая уравновешивающее магнитное поле. Таким образом, измеряя силу тока в катушке при постоянной магнитной индукции можно определить эквивалент силы притяжения, действующего на груз, а значит и его массу. Вроде бы не сложно, но нужно понимать, что действие происходит в очень разреженном вакууме, на сверхпроводящих магнитах, с высокоточным интерферометром для измерения скорости движения груза и катушки, комплекса средств определения силы тяжести в конкретной точке Земли (знали, что та самая сила тяжести, которая 9,18... м/с, на Земле не постоянна?) и др. высокоточное сложное оборудование.
Примечательно, что раньше весы Киббла применялись для определения численного значения постоянной Планка через массу, а теперь используются для определения массы через постоянную Планка. А всё из-за переопределения основных единиц.
В России ФГУП "ВНИИМ им. Д. И. Менделеева" хранит и совершенствует ГЭТ 3-2020 "Государственный первичный эталон единицы массы — килограмма". Он передаёт единицу в диапазоне от 5·10^⁻⁸ до 20 кг с точностью 2,08·10^⁻⁸ кг. Это в 1000 раз точнее, чем могут выжать самые распространённые лабораторные весы. И в настоящее время ВНИИМ с подрядными организациями ведёт работы по созданию собственный ватт-весов, которые должны будут показать ещё более высокую точность! И конечно, это очень не просто.
____
Наблюдаем за вашими успехами, друзья-коллеги! Верю, у вас всё получится👍
А Вам, дорогие читатели, предлагаю поставить лайк, если хотите поддержать наших учёных в этом сложном деле и написать пожелания в комментарии! Строительство весов идёт практически с нуля без доступа к иностранным технологиям и требует очень высокой компетентности и ответственности. Я обязательно сообщу коллегам при встрече о Вашей поддержке!
#физика #метрология #технология