Що таке визначення кілограма? Просто вага, що дорівнює вазі кілограмового стандарту (відомого в народі як Big K - Le Grand K), що зберігається у сховищі Бюро міжнародних ваг та мір (BIPM) у Франції, при постійній температурі та вологості, під три дзвони. -формовані скляні конверти. Стандарт - стовпчастий, висотою 39,17 міліметрів і однакової ширини, що складається з 90 відсотків платини та 10 відсотків іридію. Його вага за визначенням становить один кілограм, а це означає, що якщо ви худнете (або набираєте вагу), наприклад, тому, що атоми випаровуються з її поверхні або на неї потрапляє плямка пилу, у вас все ще залишається кілограм. Тільки тоді кілограм буде більш-менш. Це величезна проблема, оскільки весь наш світ базується на загальності одиниць виміру.

еталоном

Він виймається із надійного тримача лише кожні сорок років, коли його вага порівнюється з національними нормами кілограмів, що існують у багатьох країнах світу, відповідно до положень Міжнародної конвенції про одиниці (SI). Звичайно, якщо їх вага не дорівнює, то ніхто не знає, що різниця виникла внаслідок того, що одна вага зменшилася або тому, що інша страждала ожирінням. (Суворо у фізичному сенсі вага та маса не є синонімами, проте зараз ми використовуємо ці два терміни як спільнокореневі слова в просторіччі.)

Звичайно, вразливість кілограмового стандарту (і, отже, невизначеність визначення кілограма) завжди була відомою проблемою для фізиків, тому вони вже давно шукають формулу, засновану на деякій вимірюваній фізичній постійній, тому вам не потрібно зберігайте його в сейфі і продовжуйте турбуватися про пил, пише Scientific American. Надійне нове визначення також було б важливим, оскільки визначення двадцяти додаткових одиниць СІ базується на кілограмах (наприклад, ампер, моль, джоуль, паскаль, ньютон, ватт, кулон, фарад, вольт та ом).) Тож коли кілограми змінюються, всі вони змінюються автоматично. І це нове визначення зараз у межах досяжності.

Експерти Бюро стандартів США побачили, що після багатьох років експериментів настав час перевизначити кілограм на основі константи Планка. Постійна Планка створює взаємозв'язок між енергією та частотою фотонів і може бути зіставлена ​​з масою на основі відомого рівняння еквівалентності енергії та маси Ейнштейна. Для визначення константу Планка потрібно було виміряти дуже точно, для чого використовувався так званий баланс Ватта. Це дійсно слід розглядати як шкалу з двома плечами, на одній руці якої розміщується відома вага, а інша рука врівноважується електромагнітом, що управляється вимірюваним струмом. Таким чином, дослідники вимірювали константу Планка з точністю до 0,0000036 відсотків.

Це вимірювання повторять багато інших незалежних дослідницьких груп по всьому світу. Результати будуть оцінені на Міжнародному конгресі зі стандартизації через два роки, після чого буде проголосовано нове визначення кілограма. І тоді міжнародний кілограмовий стандарт втрачає право встановлювати стандарти. Очікується, що він буде розміщений у Луврі поруч із раніше відставним стандартом лічильника.

Це означає кінець славетної ери стандартизації вимірювань. Сьогодні навряд чи можна уявити, скільки хаосу було між одиницями виміру до епохи Просвітництва. Кожен округ, іноді кожне місто мали свої одиниці виміру, між якими перетворення було фактично довільним. Це дуже ускладнило торгівлю, оскільки ніхто не міг бути впевненим, як його портик зважуватимуть в іншому місті і яку ціну визначатимуть на його основі.

Під час Французької революції, в 1795 році, у Франції було прийнято, що загальною одиницею маси - грам - буде маса кубічного метра води при 0 градусах Цельсія з довжиною краю в один сантиметр. Оскільки ваги, виміряні у повсякденному житті, набагато частіше зустрічаються в тисячограмовому діапазоні, незабаром було висловлено думку, що кілограм повинен бути основною одиницею маси замість грама. Мало сенс взяти кубічний об’єм води довжиною краю в один дециметр, щоб визначити це, але незабаром виникли технічні труднощі. Це тому, що вода не найгустіша при 0, а 4 градусах Цельсія, і вода різної щільності може давати різні маси в одному обсязі.

Рішенням, на їх думку, було базувати визначення кілограма не на рідкій воді, а на твердому металевому тілі. Отже, у 1799 р. Був виготовлений стандарт із чистої платини, який помістили у французькі архіви, що стали «кілограмами архівів» (kilogram des Archives), а в 19 ст. до кінця ХХ століття він діяв як фактичний міжнародний стандарт кілограмів. У 1875 р. Новий стандарт, а точніше три стандарти, був виготовлений відповідно до норми лічильника. Їх порівнювали з архівним кілограмом, і той, який мав абсолютно однакову вагу (звичайно, точність тут завжди слід розуміти лише з точки зору стандарту вимірювання віку), був визначений як прототип міжнародного кілограма в 1889 році. З тих пір це було на складі BIPM. Варто зазначити, яким великим науковим досягненням було у 1799 р. Створення стандарту, який був ще на дев'яносто років потому.

Стандартний лічильник, також виготовлений з платини, за півстоліття поступився місцем набагато точнішій, але не такій елегантній формулі. Вперше лічильник був визначений у 1960 році на основі довжини хвилі випромінювання криптону 86, а потім відкинутий у 1983 році. В даний час один метр - це відстань, яку проходить світло у вакуумі за 299792458 секунд секунди.