Сколько весит килограмм? Ученые изучают эту, казалось бы, простую проблему уже сотни лет.
В 1795 году Франция обнародовала закон, который определял «грамм» как «абсолютный вес воды в кубе, объем которого равен одной сотой метра при температуре, когда лед тает (то есть 0°C)». В 1799 году ученые обнаружили, что объем воды наиболее стабилен, когда плотность воды самая высокая при 4°C, поэтому определение килограмма изменилось на «массу 1 кубического дециметра чистой воды при 4°C». Это дало чистый платиновый исходный килограмм, килограмм определяется как равный его массе, которая называется архивным килограммом.
Этот архивный килограмм использовался в качестве эталона в течение 90 лет. В 1889 году Первая международная конференция по метрологии утвердила копию из сплава платины и иридия, наиболее близкую к архивному килограмму, в качестве международного оригинального килограмма. Вес «килограмм» определяется цилиндром из сплава платины и иридия (90% платины, 10% иридия), высота и диаметр которого составляют приблизительно 39 мм, и который в настоящее время хранится в подвале на окраине Парижа.
Международный оригинальный килограмм
Начиная с эпохи Просвещения, сообщество геодезистов стремилось создать универсальную систему геодезических исследований. Хотя это и осуществимый способ использовать физический объект в качестве эталона измерений, поскольку физический объект легко повреждается антропогенными или экологическими факторами, это влияет на его устойчивость, и сообщество геодезистов всегда хотело отказаться от этого метода как можно скорее.
После того, как килограмм принял международное оригинальное определение килограмма, метрологов очень беспокоит вопрос: насколько стабильно это определение? Будет ли оно дрейфовать со временем?
Следует сказать, что этот вопрос был поднят в начале определения единицы массы килограмм. Например, когда килограмм был определен в 1889 году, Международное бюро мер и весов выпустило 7 килограммовых гирь из сплава платины и иридия, одна из которых является Международной Первоначально килограмм используется для определения единицы массы килограмм, а остальные 6 гирь, изготовленные из того же материала и того же процесса, используются в качестве вторичных эталонов для проверки того, есть ли дрейф между ними с течением времени.
В то же время, с развитием высокоточных технологий, нам также нужны более стабильные и точные измерения. Поэтому был предложен план переопределения международной базовой единицы с помощью физических констант. Использование констант для определения единиц измерения означает, что эти определения будут отвечать потребностям следующего поколения научных открытий.
Согласно официальным данным Международного бюро мер и весов, за 100 лет с 1889 по 2014 год постоянство качества других исходных килограммов и международного исходного килограмма изменилось примерно на 50 микрограммов. Это показывает, что существует проблема со стабильностью физического эталона единицы качества. Хотя изменение на 50 микрограммов кажется незначительным, оно оказывает большое влияние на некоторые высокотехнологичные отрасли.
Если основные физические константы используются для замены физического эталона килограмма, то стабильность единицы массы не будет зависеть от пространства и времени. Поэтому в 2005 году Международный комитет мер и весов разработал структуру использования основных физических констант для определения некоторых основных единиц Международной системы единиц. Рекомендуется использовать постоянную Планка для определения единицы массы килограмм, а компетентным лабораториям национального уровня рекомендуется проводить соответствующие научные исследования.
Поэтому на Международной конференции по метрологии 2018 года ученые проголосовали за официальную отмену международного прототипа килограмма и изменили постоянную Планка (символ h) в качестве нового стандарта, чтобы переопределить «кг».
Время публикации: 05-03-2021