Ви цього не зрозумієте, але кілограм зміниться
Кілограм та три інші міжнародні одиниці змінять визначення у листопаді. Пояснення.
Через кілька місяців кілограм буде не зовсім таким. Будьте впевнені, це не гігантський задум, щоб змусити вас платити більше за картоплю або змусити вас замінити всі ваги в будинку. Зміни, що відбудуться, не будуть відчуватися на повсякденних вимірювальних приладах, і різницю побачать лише вчені.
Однак кілограми, ампери, молі та градуси за Кельвіном будуть глибоко переглянуті. Відтепер ці підрозділи, що належать до міжнародної системи, матимуть набагато міцніші основи і більше не залежатимуть від посилань, які можуть змінюватися. Натомість усі вони будуть прив’язані до фізичних, незмінних констант.
Ці нові визначення мають бути затверджені на Генеральній конференції з ваг і мір, яка відбудеться у Версалі з 13 по 16 листопада. Чому така модифікація? Оскільки точність потребує змін, і одиниці виміру повинні відповідати вимогам науки і техніки.
Від метра до кілограма
Лічильник вже зайнявся різкими темпами протягом багатьох років. Цей символ "метричної системи", що носить його ім'я, спадкоємець Французької революції, спочатку визначався як десятимільйонна відстань від Північного полюса до екватора. На практиці він також був представлений шматком металу, який добре тримався в захисті і який служив зразком для всіх інших.
Протягом кількох років, починаючи з 1960 р., Лічильник був перевизначений з певною довжиною хвилі світла в якості еталону, але це було недовго: у 1983 р. З’явилося сучасне визначення лічильника, пов’язавши його з другим і друга - швидкість світла. Таким чином, метр став відстанем, пройденим світлом у вакуумі за 1 299 792 458-ю секунду. Одиниця часу (друга) сама визначається фізичним явищем: частотою атома Цезію 133.
Кілограм визначався в 19 столітті як маса літра води при нульових градусах Цельсія. До цього часу посилання на цю одиницю виміру є дуже фізичним об'єктом - вагою з платини та іридію, виготовленою в 1889 році та добре захищеною в приміщенні Міжнародного бюро мір та ваг у Севрі. Ця металева вага була використана для калібрування всіх інших еталонних "кілограмів" у світі.
Незважаючи на всі запобіжні заходи, об'єкт, тим не менше, може зазнати модифікацій, хоч і невеликих розмірів, втрачаючи атоми або поглинаючи молекули з навколишнього середовища. За століття було встановлено, що деякі офіційні копії стандартного кілограма втратили до 50 мікрограмів порівняно з оригінальним посиланням. Для сучасної науки такі варіації неприпустимі.
Зростаюча потреба в точності
Наявність узгоджених одиниць виміру, які узгоджуються між собою, є не лише теоретичним питанням. У 1999 році американський зонд Mars Climate Orbiter не зміг вийти на орбіту Марса і був загублений у космосі. Причина ? Одинична помилка між двома наземними екіпажами, перша передавала дані з американської системи (фути та фунти) другій, а інша працювала з метричною системою.
Майже повсюдне прийняття Міжнародної системи одиниць (СІ) у 1960 р. Більшістю країн планети (сьогодні її не використовують лише Сполучені Штати, Ліберія та Бірма) було першим кроком до уніфікації заходів, які, якщо вона дійсно була поширена на всю планету, щоб уникнути помилок, таких як та, яка коштувала NASA космічного зонда. Але ці підрозділи також мають бути чітко визначені, і це роль генеральних конференцій з ваг та мір, зборів світових спеціалістів, щоб це забезпечити.
Зараз незмінні одиниці необхідні для науки, але також і в різних галузях техніки, будь то електроніка або хімія (особливо у фармацевтичній промисловості). В техніці допуски на вимірювання поділяли б на 30 протягом останніх трьох десятиліть 20 століття. Зі збільшенням точності, оскільки матеріали виробляються в масштабі молекули і навіть атома, навіть незначна різниця в одиницях виміру стає ризиком, який не слід брати на себе.
Одиниці, які будуть змінюватися. визначення
Окрім кілограма, у листопаді мають бути перевизначені ще три одиниці: ампер, моль та градус Кельвіна. Нові визначення є особливо складними для простих людей, але вони мають гідність пов’язувати ці одиниці з константами, що використовуються вченими, і значення яких будуть вказані з цього приводу.
- Кілограм тому повинен звільнитися від фізичної маси, яку він сьогодні служить зразком. Для цього експерти вирішили використати елемент, пов'язаний з квантовою механікою: константу Планка, яка дозволяє вимірювати кванти енергії. Вони дадуть фіксовану величину цій константі, одиниця якої виражається в кг⋅м 2/с. Оскільки метр і секунда вже визначені щодо інших фіксованих значень, кілограм буде вираховуватися з константи Планка і, отже, буде відношений як до одиниці відстані, так і до одиниці часу.
- Кельвін - одиниця температури. Градус Кельвіна дорівнює градусу Цельсія, такому, який ми вимірюємо на наших термометрах, але різниця полягає в точці початку. Хоча нуль за Цельсієм відповідає потрійній точці води (для простоти момент, коли вода переходить із твердого стану в рідкий або навпаки), за шкалою Кельвіна це "абсолютний нуль", найнижча температура які можуть існувати у Всесвіті (-273,15 ° C).
Поки що ми визначаємо родича Кельвіна. в тій самій потрійній точці, що і нуль за Цельсієм. У новому визначенні буде задіяна константа Больцмана, вихідний показник, який використовується в термодинаміці і який залежить від Кельвіна, метра, кілограма та секунди. Ще раз маємо фіксовані значення.
- Ампер відомі електрики вимірюють інтенсивність електричного струму. Його поточне визначення пов’язане з теоретичним експериментом, який полягає у уявленні інтенсивності струму, який проходив би через два дроти нескінченної довжини і створював би задану силу у вакуумі між ними.
Нове визначення вийшло б із уяви, щоб ще раз перейти до атрибутики відомих наукових констант. Він буде пов’язаний з елементарним зарядом протона (електричним зарядом одного протона, чисельне значення якого також буде вказано під час конференції), а також з другим, також фіксованим. Зверніть увагу, що на інші одиниці, визначення яких залежить від ампера (наприклад, вольт та ом), зміна вплине.
- Родимка - це одиниця менш відома широкому загалу. Він позначає кількість речовини, кількість атомів або молекул, які можна знайти в даному обсязі газу, твердої речовини або рідини. В даний час моль - це число атомів у 12 грамах вуглецю 12, найбільш поширений ізотоп вуглецю.
Нове визначення на практиці не буде відрізнятися від старого, але уточнюйте його: ця кількість частинок або групи частинок (атоми, іони, електрони) офіційно становитиме 6,022 14076 10 23, що поверне спогади тим, хто брав участь класи фізики та хімії в середній школі: це число Авогадро.
Якщо ці визначення викликають у вас запаморочення, не панікуйте: нічого з цього не змінить вашого повсякденного життя. Але якщо вас цікавить трохи, як працює наука, знайте, що інженери, фізики та інші хіміки матимуть надійніші інструменти з середини листопада.
Вище за течією CNRS також організовує конференцію в Парижі, 18 та 19 жовтня, "з метою ініціювання міждисциплінарного роздуму про роль та проблеми вимірювання для наук". Виклики науці, а й суспільству.