Килограмм, ампер, кельвин и моль получили новые, более точные физические определения, выраженные не через объекты реального мира, а через абстрактные математические константы, сообщает Tengrinews.kz со ссылкой на Chemistry World.

"Для нас это особенно знаменательный день - все метрологическое сообщество двигалось к этой цели на протяжении последних 30 лет. Теперь мы наконец-то можем заняться другими проблемами и начать новые измерения", - заявил глава Национального метрологического института Британии Ян-Теодор Янссен.

Как отмечается, килограмм оставался одной из немногих фундаментальных единиц системы СИ, которая определялась не через физические константы (скорость света или заряд электрона), а через реальный физический эталон - платиново-иридиевый цилиндр. Он был изготовлен в 1889 году и все это время хранился в парижском Международном бюро мер и весов (BIPM). Однако, как обнаружили ученые, его масса постепенно уменьшалась.

В 2005 году по рекомендации BIPM началась разработка новых определений основных единиц измерения. В 2011 году ученые решили выработать математический эталон массы, базирующийся на постоянной Планка, связывающей энергию частицы с частотой ее колебаний, и на знаменитой формуле Эйнштейна E=mc2. Для этого комитет потребовал провести три независимых оценки значения постоянной Планка двумя разными методами.

В середине прошлого года согласование результатов экспериментов завершилось, и вопрос о переопределении понятия "килограмм" вынесли на голосование на встрече научных экспертов BIPM, которая сейчас проходит в Версале. Все 60 участников конференции проголосовали за новое математическое представление о единице массы, а также о трех других эталонах. 

Как отметил Янссен, официально платиновая болванка из Палаты мер и весов уйдет на пенсию 20 мая 2019 года, во Всемирный день метрологии. Аналогичная судьба постигнет и ампер, кельвин и моль. Все они получили новые математические определения, связанные с зарядом электрона, постоянной Больцмана и числом Авогадро.

Во Франции утвердили новый мировой эталон килограмма

Новый эталон килограмма утвержден в пятницу в Версале на 26-й Генеральной конференции по мерам и весам. Трансляция проходила на официальном канале конференции в сети YouTube, передает ТАСС.

Отныне в качестве эталонного килограмма будет использоваться универсальная формула, основанная на принципах квантовой физики. Ранее эталоном служил цилиндр из платино-иридиевого сплава, хранящийся в Международном бюро мер и весов в городе Севр во Франции.

Решение о переходе на новый эталон принято в рамках перехода к обновленной Международной системе единиц (SI). Помимо килограмма, новое определение теперь получили еще три единицы - кельвин (единица термодинамической температуры), ампер (единица силы электрического тока) и моль (единица измерения количества вещества). На предыдущем этапе обновления системы SI были утверждены новые стандарты секунды (время), канделы (сила света) и метра (длина).

Директор Международного бюро мер и весов Мартин Милтон назвал нынешний шаг "исторической вехой", сравнив его с принятием в 1875 году Метрической конвенции, которая на сегодняшний день служит основой измерительных систем на большей части земного шара. "Речь идет об окончательном отказе от связи системы SI с артефактами. Фактически принимается новая система единиц, которая будет использоваться почти во всех странах мира", - отметил он.

Эталон килограмма

Килограмм оставался последней мерой, эталоном которой служил физический объект. Как напомнил глава Национальной лаборатории метрологии и испытаний Франции Тома Гренон, такой подход имел очевидный изъян, состоявший в том, что "эталон килограмма существует уже достаточно долгое время, и его масса может изменяться". "Это не очень хорошо, учитывая, какая точность в измерениях нужна нам на данный момент", - указал ученый.

Теперь килограмм будет определяться не весом эталона, а количеством электрической энергии, которое необходимо, чтобы сдвинуть с места объект весом в килограмм. Энергия, в свою очередь, будет рассчитываться на основе постоянной Планка.

Килограмм стал легче

Изначально в 1795 году было введено понятие грамма - вес одного кубического сантиметра воды, - из чего следовало, что килограмм эквивалентен весу одного кубического дециметра воды (в тысячу раз больше). Для отражения этого веса был сначала изготовлен платиновый, а затем - платиново-иридиевый цилиндр, который хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр близ Парижа. Доступ в комнату, где хранится эталонный цилиндр, имеют только три человека во всем мире, причем они должны одновременно повернуть ключ в замке, чтобы открыть дверь. Один из ключей постоянно находится у директора Международного бюро мер и весов, второй хранится в Архиве Франции, а третий - у председателя Международного комитета мер и весов.

В конце XX века ученые обнаружили, что эталон постепенно теряет массу, и было инициировано несколько проектов по разработке новой меры, не подверженной временным изменениям. В августе этого года сообщалось, что Росатом в четвертом квартале 2018 года поставит в Германию изотоп кремния-28 (28Si) для международного научного проекта "Килограмм-3" по созданию эталона массы нового поколения, сообщили ТАСС в пресс-службе Топливной компании ТВЭЛ (входит в Росатом). В рамках проекта создан новый эталон в виде идеального шара из поликристаллического кремния, обогащенного по стабильному изотопу 28Si, с отклонением от сферичности менее 30 нанометров.