Утверждены новые эталоны единиц измерения

В Париже, 16 ноября 2018 года состоялась 26-я Генеральная конференция по мерам и весам. По итогам заседания килограмм, ампер, кельвин и моль получили новые, более точные физические определения. Теперь они выражены не через объекты реального мира, а через абстрактные математические константы.

Такое решение принято в рамках перехода к обновленной Международной системе единиц. Сегодня она включает в себя 7 базовых величин: массу, длину, время, силу тока, температуру, количество вещества и силу света. Прежде для них существовали свои первичные эталоны, как, например, платиноиридиевый слиток в роли точной меры одного килограмма.

С помощью таких образцов производилась калибровка измерительных приборов. Но так как эталон может со временем подвергаться изменениям характеристик вещества под влиянием внешних факторов, впоследствии произошёл переход к фундаментальным константам, неизменным для всего мироздания.

Таким образом, согласно решению, килограмм будет определятся через постоянную Планка; метр - через скорость света в вакууме; секунда - через частоту сверхтонкого расщепления атома цезия; ампер - через элементарный электрический заряд (одного электрона); кельвин - через постоянную Больцмана; моль - через число Авогадро; кандела - световая эффективность монохроматического излучения частотой 540х10 в 12 Гц.

Директор Международного бюро мер и весов Мартин Милтон назвал нынешний шаг «исторической вехой», сравнив его с принятием в 1875 году Метрической конвенции, которая на сегодняшний день служит основой измерительных систем на большей части земного шара. Речь идет об окончательном отказе от связи системы SI с артефактами. Фактически принимается новая система единиц, которая будет использоваться почти во всех странах мира.

Килограмм оставался последней мерой, эталоном которой служил физический объект. Как напомнил глава Национальной лаборатории метрологии и испытаний Франции Тома Гренон, такой подход имел очевидный изъян, состоявший в том, что эталон килограмма существует уже достаточно долгое время, и его масса может изменяться.

Изначально в 1795 году было введено понятие грамма - вес одного кубического сантиметра воды, из чего следовало, что килограмм эквивалентен весу одного кубического дециметра воды. Для отражения этого веса был сначала изготовлен платиновый, а затем - платиново-иридиевый цилиндр, который хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр близ Парижа.

Доступ в комнату, где хранится эталонный цилиндр, имеют только три человека во всем мире, причем они должны одновременно повернуть ключ в замке, чтобы открыть дверь. Один из ключей постоянно находится у директора Международного бюро мер и весов, второй хранится в Архиве Франции, а третий - у председателя Международного комитета мер и весов.

В конце XX века ученые обнаружили, что эталон постепенно теряет массу, в следствии чего было инициировано несколько проектов по разработке новой меры, не подверженной таким  изменениям. Ранее сообщалось, что Росатом в четвертом квартале 2018 года поставит в Германию изотоп кремния-28 (28Si) для международного научного проекта «Килограмм-3» по созданию эталона массы нового поколения.

В рамках проекта создан новый эталон в виде идеального шара из поликристаллического кремния, обогащенного по стабильному изотопу 28Si, с отклонением от сферичности менее 30 нанометров. Сама же официальная платиновая болванка меры килограмма из Палаты мер и весов уйдет на пенсию не сейчас, а 20 мая 2019 года, во Всемирный день метрологии. Аналогичная судьба постигнет и ампер, кельвин и моль.