Кілограм сьогодні вже не важить стільки ж; ’ hui The HuffPost
Наша політика щодо захисту ваших персональних даних склалася відповідно до нового Загального регламенту про захист даних (GDPR), прийнятого Європейським парламентом та набрав чинності 25 травня 2018 р. Не поспішайте повідомлятись тут.
Визначення кілограма неодноразово змінювалося з часу його створення в 18 столітті. Тепер це залежить від енергії на атомному рівні.
НАУКА - Скільки важить кілограм? Тут важливо не відповідати на 1000 грамів, що сприймає проблему неправильно. Можна також відповісти "вага літра води". Ця відповідь була правильною в 1793 р. За винятком того, що з 1875 р. Ми, скоріше, маємо на увазі вагу циліндра, виготовленого зі сплаву платини та іридію, обраного збором вчених.
Але цього понеділка, 20 травня, визначення точно змінилося. З нагоди Всесвітнього дня метрології міжнародна система одиниць вимірювань ("метрична система") "прийняла одну з найважливіших змін з моменту свого створення". вказує у прес-релізі Міжнародне бюро мір та ваг.
Ця зміна була проголосована в листопаді під час Генеральної конференції з мір та ваг (CGPM). Делегації всіх зібраних країн одноголосно проголосували, щоб вважати, що один кілограм відтепер буде важити. Ну, щось трохи дивне. Дуже важливе постійне значення квантової фізики, яке дозволяє вимірювати взаємодії в атомному масштабі.
Перш ніж зрозуміти цю нову систему, необхідно уточнити, чому Генеральна конференція мір і ваг (CGPM) хотіла змінити визначення кілограма. І для цього ми дійсно повинні повернутися до Французької революції. І навіть трохи раніше.
Потреба в єдності
Протягом століть вагу вимірювали різними способами, з різними значеннями, часто пов’язаними з частинами тіла або повсякденними предметами. Що не дуже практично для торгівлі. Тож у 18 столітті Людовик XVI просив встановити універсальні одиниці виміру.
У 1793 р., Після Французької революції, був виданий указ, що закладає основи метричної системи, яка стане Міжнародною системою одиниць. Тоді ми говорили не про кілограм, а про "серйозний". Це відповідає вазі кубічного дециметра води, або 2 фунтів, 5 грубих або 49 зерен.
Паралельно з цим ми винайшли грам, який мав бути використаний для вимірювання набагато легших речей, вказує Міжнародне бюро мір та ваг (BIPM). "Однак, оскільки однограмовий стандарт настільки важкий у використанні, як і встановити, він вирішив представити одиницю маси за кілограмовим стандартом", - йдеться на офіційному веб-сайті. Зрештою, саме назва кілограм увійде в історію як одиниця виміру.
Нестерпна легкість "великого К"
Проблема в тому, що вода не завжди важить однаково, залежно від її складу та температури. "Тому ми намагалися знайти більш стабільне визначення", - пояснює HuffPost Франсуа Нез, дослідник CNRS у галузі метрології (наука про вимірювання). "Наприкінці XIX століття ми використовували найкращі доступні технології - металургію".
Тоді кілограм - це маленький балон, який важить, логічно, 1 кг. Щоб переконатися, що він точний і що вага його не змінюється з часом, дослідники в 1875 р. Використали дуже стійкий матеріал: сплав платини та іридію. Кілька років потому, у 1889 р., Перша Генеральна конференція з мір і ваг визначила міжнародний стандарт на кілограм: балон із платиновим іридієм, довжиною 3,9 сантиметра та діаметром 3,9 сантиметра, названий “міжнародним прототипом кілограма. (IPK). Або дуже просто, “велике К”.
Щоб він не рухався з часом, цей циліндр зберігається в Севрі BIPM, в передмісті Парижа, під трьома герметичними дзвінками. Кілька примірників створюються паралельно та розповсюджуються, щоб мати можливість визначити правильну вагу кожної речі в усьому світі.
Здавалося, все йшло на краще у найкращому з усіх можливих світів. За винятком часу, ми зрозуміли, що облікового запису немає. У 1946 році велику K порівняли з офіційними копіями. Але жоден з них не мав однакової ваги. Відтоді все погіршилося: оригінальний кілограм легший за інші.
Не багато: 35 мікрограмів, або 35 мільйонних грама. Це нічого, коли ти думаєш про це. "Для порівняння, якби кілограм був представлений 300 мільярдами піщинок за 100 років, він втратив би 10 зерен", - уточнює Франсуа Нез. Дрібниця.
Але це може бути проблематично, нагадує Washington Post. Кілька років тому Американському агентству з метрології довелося перевизначити свій кілограм, оскільки воно вже не важило так само, як великі K. некомпетентність.
Нематеріальна вага
Щоб покласти край цій проблемі, кілька років тому було вирішено перевизначити кілограм. "Метрологи винайшли пристрої, які дозволяють порівнювати кілограм з елементарними величинами", на квантовому рівні, пояснює Франсуа Нез. Чому? Тому що "чим менше річ, тим вона універсальніша: наприклад, електрон однаковий у цілому Всесвіті".
Тому для вимірювання ваги кілограма дослідники використовували фундаментальну константу - фізичну величину, чисельне значення якої апріорі зафіксовано і однаково у всьому Всесвіті Її назва: константа Планка. Він керує багатьма взаємодіями, особливо на зв'язку між енергією та частотою. "Ми можемо сказати, що це єдність обмінів, що відбуваються в квантовій фізиці", - говорить Франсуа Нез.
Зв'язок з кілограмом? Простіше кажучи, дослідники розробили дивні вимірювальні прилади, які називаються “балансування ват” або Кібл. “Уявіть, що каструля звичайної шкали нахиляється вбік, тому що на ній є великий К. Завдання - натиснути на інше плато електричним приладом, щоб відновити рівновагу », - пояснює Франсуа Нез.
Те, що дослідники вимірюють, використовуючи константу Планка, це ця сила, яку чинить пристрій. І мета полягає в тому, щоб він дорівнював точній вазі великого К. У будь-якому випадку, щоб наблизитись до нього дуже близько. Проведено кілька експериментів, з точністю до того, що невизначеність значення константи Планка становить 0,0000013%.
Щоб спростити це ще більше, "як ніби раніше, стандартний кілограм дозволив виміряти вагу кілограма яблук, тоді ми вирішили, що еталоном зараз є яблуко", зазначає Франсуа Нез. За винятком тут, яблуко є фундаментальною константою у фізиці, яка ніколи не рухатиметься з часом і скрізь однакова. Тому нове визначення кілограма на даний момент не набагато точніше, але універсальне.
У той же час Генеральна конференція мір і ваг (CGPM) також переглянула визначення інших одиниць: ампер (одиниця електричного струму), моль (одиниця кількості речовини) і кельвін (одиниця температури) також пов'язані з основними константами. Єдина одиниця виміру, яка не базується на фундаментальній, нематеріальній константі, - це друга. "Він базується на атомі цезію, але це також найточніше вимірювання на сьогодні", - зазначає Франсуа Нез.
Ампер тепер підключений до елементарного заряду, електричного заряду протона. Родимка, одиниця кількості речовини, що використовується переважно в хімії, визначається через константу Авогадро. Кельвін, виміряний з води, перевизначається з константи Больцмана (k), пов'язаної з вимірюванням термічного збудження основних складових тіла.
Тому світ вимірювань ще більш визначений і універсальний, ніж раніше. У будь-якому випадку, поки ми не виявимо, що константа не є такою константою.
Також на The HuffPost: