Сколько весит килограмм? Ученые исследовали эту, казалось бы, простую проблему на протяжении сотен лет.
В 1795 году Франция издала закон, который определял «грамм» как «абсолютный вес воды в кубе, объем которого равен одной сотой метра при температуре таяния льда (то есть 0°C)». В 1799 году учёные обнаружили, что объём воды наиболее стабилен, когда плотность воды наибольшая при 4°С, поэтому определение килограмма изменилось на «масса 1 кубического дециметра чистой воды при 4°С». ». В результате был получен оригинальный килограмм чистой платины, килограмм определяется как равный ее массе, который называется архивным килограммом.
Этот архивный килограмм использовался в качестве эталона на протяжении 90 лет. В 1889 году Первая Международная конференция по метрологии утвердила копию платино-иридиевого сплава, наиболее близкую к архивному килограмму, в качестве международного оригинального килограмма. Вес «килограмма» определяется цилиндром из платино-иридиевого сплава (90% платины, 10% иридия) высотой и диаметром примерно 39 мм, который в настоящее время хранится в подвале на окраине Парижа.
Международный оригинальный килограмм
Со времен Просвещения геодезическое сообщество стремилось создать универсальную систему геодезических исследований. Хотя это вполне осуществимый способ использовать физический объект в качестве эталона измерения, поскольку физический объект легко повреждается искусственными факторами или факторами окружающей среды, это повлияет на его стабильность, и сообщество, занимающееся измерениями, всегда хотело как можно скорее отказаться от этого метода. насколько это возможно.
После того как килограмм принял оригинальное международное определение килограмма, возникает вопрос, который очень беспокоит метрологов: насколько стабильно это определение? Будет ли оно смещаться со временем?
Следует сказать, что этот вопрос был поднят еще в начале определения единицы массы килограмм. Например, когда в 1889 году было дано определение килограмма, Международное бюро мер и весов выпустило 7 килограммовых гирь из платино-иридиевого сплава, одна из которых является международной. Исходный килограмм используется для определения единицы массы килограмм, а остальные 6 гирь. Изготовленные из одного и того же материала и с использованием одного и того же процесса, используются в качестве вторичных эталонов для проверки наличия отклонений друг от друга с течением времени.
В то же время с развитием высокоточных технологий нам также необходимы более стабильные и точные измерения. Поэтому был предложен план по переопределению международной базовой единицы с использованием физических констант. Использование констант для определения единиц измерения означает, что эти определения будут отвечать потребностям следующего поколения научных открытий.
По официальным данным Международного бюро мер и весов, за 100 лет с 1889 по 2014 год соответствие 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 в 50 микрограммов кажется незначительным, оно оказывает большое влияние на некоторые высокотехнологичные отрасли.
Если основные физические константы используются вместо физического эталона килограмма, на стабильность единицы массы не будут влиять пространство и время. Поэтому в 2005 году Международный комитет мер и весов разработал основу для 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 официальный вывод из эксплуатации международного прототипа килограмма и изменили константу Планка (символ h) в качестве нового стандарта для нового определения «кг».
Время публикации: 05 марта 2021 г.