Килограмм стал нематериальным: с 20 мая ученые перейдут на новый стандарт измерения веса

16 ноября 2018 года участники 26-й Генеральной конференции по мерам и весам, прошедшей в Париже, приняли историческое решение о переопределении четырех из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ) — килограмма, ампера, кельвина и моля.

Почему ученые решили изменить образцы единиц измерения и какими они будут с 20 мая?

Килограмм

Ранее единица массы, килограмм, была привязана к рукотворному артефакту — цилиндру из сплава платины и иридия, который хранится во французском городе Севр. Результаты нескольких международных сверений национальных копий, изготовленных из того же материала, показали, что их массы меняются относительно главного эталона в диапазоне ± 50 микрограммов за 100 лет. Это связано с тем, что несмотря на абсолютно стерильные условия, идеально точный килограммовый цилиндр одинаково покрывается пылью и грязью, а его чистка приводит к истиранию частиц сплава.

Насколько при этом изменилась масса головного образца — неизвестно, ведь его не с чем сравнивать. Для многих типов измерений такое отклонение может привести к некорректным результатам.

Теперь за точный вес килограмма будет отвечать так называемый «баланс Киббл» или «веса Ватта», которые определяют вес из-за постоянной Планки. В таких весах эталоном выступает груз, который уравновешивает силу отталкивания между постоянным магнитом и катушкой, через которую пропускают ток. Таким образом, массу объекта можно найти путем равенства электрической и механической сил.

Благодаря новым определением килограмма каждая страна сможет воспроизводить эталон самостоятельно в любое время, не прибегая к сверке с главным эталоном.

Ампер

Прошлогодняя конференция также утвердила новое определение ампера (единица измерения силы электрического тока). Старое, утвержденное в 1948 году, было основано на измерении силы, действующей на параллельные проводники с током. Теперь ученые решили зафиксировать не только численное значение постоянной Планки для килограмма, но и численное значение электрического заряда — для нового определения ампера. То есть новое определение выражается только через одну постоянную — заряд электрона.

Кельвин

Единица температуры — кельвин — до сегодняшнего дня определялась как 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды. Новое определение Кельвина основано на постоянной Больцмана, которая теперь точно равна 1,380649×10-23 Дж × K-1 (джоулей на кельвин).

Моль

Моль до сих пор был привязан к числу атомов в 0,012 килограмма стабильного углерода-12, то есть был связан с массой. В новой версии системы СИ он будет определен через зафиксированную постоянную Авогадро, то есть будет равна 6,02214076 × 1023 частиц.

/ Самуил Проскуряков