До конца недели Комитет мер и весов определит судьбу килограмма

15 Октября 2015 5

15–16 октября Международный комитет по мерам и весам проведет совещание, которое определит последовательность действий по определению эталона килограмма. Ранее, в 2011 г., эксперты решили отказаться от материального эталона и определить значение килограмма через фундаментальные константы — скорость света и константу Планка. В основу «нового килограмма» ляжет известное соотношение E=mc2. Об этом сообщает журнал Nature, передает N+1.

Главной рекомендацией комитета для перехода на новый эталон массы было измерение с достаточной точностью константы Планка. Для этого требуется провести три независимых измерения, два из которых должны быть принципиально различными. Для того чтобы удовлетворить этому требованию, а также добиться необходимой точности, исследователям понадобилось около трех лет. В исследовании участвовало три организации: Национальный институт стандартов и технологий (NIST, США), Национальный метрологический институт (PTB, Германия) и Национальный исследовательский совет (NRC, Каната). 

NRC и PTB использовали в своих измерениях метод весов Ватта — в них масса, равная эталонному килограмму, соизмеряется с электромагнитными силами притяжения между двумя проводниками. Благодаря возможности напрямую измерить в эксперименте некоторые фундаментальные константы прибор позволяет напрямую получить значение константы Планка.

PTB, в свою очередь, воспользовались альтернативным подходом — прямым вычислением числа Авогадро на основе числа атомов в шаре, сделанном из монокристалла кремния 28Si. Эксперимент проекта Авогадро заключается в максимально точном измерении объема шара массой в 1 кг с помощью лазерной интерферометрии, а также измерении плотности упаковки в нем атомов — для этого используется рентгеновская дифракция. Интересно отметить, что обогащенный кремний был произведен в России с помощью центрифугирования (аналогичным образом происходит обогащение урана)

Простым делением объема шара на плотность атомов можно получить точное количество атомов в шаре, которое и используется в определении числа Авогадро. Оно, через другие фундаментальные константы (относительную массу электрона, постоянную тонкой структуры и ряд других величин), связано с постоянной Планка.

Одна из проблем, которую предстоит решить комиссии, — использование нового эталона. В частности, правила доступа ученых к весам Ватта все еще находятся в разработке. 

Платино-иридиевый слиток, использующийся сейчас в качестве эталона, может изменять со временем свою массу из-за процессов испарения и диффузии. Как и любой материальный объект, он может быть уничтожен, чего нельзя сделать с физическими константами.

Комментарии 0
Войдите, чтобы оставить комментарий
Пока пусто
Блоги

Авторские колонки

Ошибка