Технические науки

Похороны эталонов

Величины системы СИ лишат физических носителей

Benoit Tessier/Reuters

Какая революция происходит прямо сейчас в Версальском дворце, почему платиново-иридевый цилиндр утратил актуальность и что станет с Международной системой СИ, читайте в материале Indicator.Ru.

Прямо сейчас в Версале проходит уникальное событие, которое станет знаковым для правил, по которым живет мир. Оно настолько важное, что заставило авторитетнейший научный журнал Nature перейти на высокий штиль. Когда еще там прочитаешь такие слова: «Подобно дряхлеющей монархии, метрическая система мер собирается поклониться современности. На протяжении 130 лет платиново-иридиевый цилиндр, хранившийся в вакуумированном колоколе и запертый в Международном бюро мер и весов во французском Севре, служил эталоном килограмма. Примерно каждые 40 лет его вывозили для калибровки подобных эталонов по всему миру, но сегодня в революции куда менее кровавой, чем стоившей Людовику XVI головы, этот цилиндр уступает свой трон Истинного килограмма».

Эталон килограмма

Japs 88/Wikimedia Commons

Что же происходит в Версальском дворце 13-16 ноября? 26-я Генеральная конференция мер и весов (26th General Conference on Weights and Measures, CGPM) собирается лишить нас последних физических эталонов системы СИ. Эталоны килограмма, ампера, кельвина и моля будут определены напрямую через физические фундаментальные константы, как уже определенные таким образом секунда, метр и кандела.

История современной метрической системы (если быть точным, системы СИ) достаточно древняя. Еще в XVIII веке французские ученые сильно устали от того, что каждый измерял основные величины как бог на душу положит. Помните, сколько есть единиц, например, длины? Широкому распространению метрической системы, которая основана на десятичном соотношении основных и вспомогательных единиц, помогла Великая французская революция, заметно подсократившая количество разных внесистемных единиц. Полное преобразование метрической системы в современную систему СИ с семью основными единицами заняло почти двести лет.

Первые эталоны, метра и килограмма, были созданы в Париже в 1799 году. Однако Метрическая конвенция, первый международный договор о единицах, была подписана семнадцатью государствами, в том числе и Россией, только в 1878 году. Тогда же появился Международный комитет мер и весов — первая организация, разрабатывавшая международные эталоны.

Несколько позже третьей величиной, ставшей основной в международной системе, стала секунда. И только в 1960 году на XI CGPM была принята Système International d’Unités, Международная система единиц, которая по первым буквам получила название SI. Или СИ — «Система интернациональная». Вот как выглядит она сейчас:

ВеличинаОбозначение величиныЕдиницаРусское обозначениеМеждународное обозначение
ДлинаLМетрмm
МассаMКилограммкгkg
ВремяTСекундасs
Сила токаIАмперАA
ТемператураΘКельвинКK
Количество веществаNМольмольmol
Сила светаJКанделакдcd

Тем не менее уже с XIII конференции начались определения, переопределения, добавления. То секунду переопределят, то градус Кельвина просто в кельвин переименуют, то моль седьмой единицей добавят. Одновременно стало понятно, что любой физический эталон — это условность, да и любой такой эталон может измениться из-за испарения, диффузии и иных явлений. Именно поэтому постепенно началась работа, которая завершается в эти дни — выражение единиц системы СИ через фундаментальные физические константы.

ЕдиницаФундаментальная константа, через которую определяется единица
КилограммПостоянная Планка
МетрСкорость света в вакууме
СекундаЧастота излучения атома цезия
АмперЗаряд электрона
КельвинПостоянная Больцмана
МольЧисло Авогадро
КанделаСветовая эффективность излучения определенной длины волны (555,016)

При этом в практическом смысле мало что изменится, и эталоны для калибровки весов останутся. Разве что метрологи начнут разрабатывать максимально точно поверенные весы Киббла — устройства, при помощи которых определяется постоянная Планка. Поскольку эта константа измеряется в м2⋅кг/с, то каждое измерение постоянной Планка, по сути, определяет и величину килограмма.

Весы Киббла

Jennifer Lauren Lee/NIST/Wikimedia Commons

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.