2018-жылды метрологияда тагдыр жылы деп атоого болот, анткени бул СИ физикалык чоңдуктардын бирдиктеринин эл аралык системасында чыныгы технологиялык революциянын учуру. Бул негизги физикалык чоңдуктардын аныктамаларын кайра карап чыгуу жөнүндө. Эми супермаркетте бир килограмм картошка жаңы ыкма менен таразалайбы? C картошка да ушундай болот. Дагы бир нерсе өзгөрөт.
SI системасына чейин
Талмак жана өлчөө боюнча жалпы стандарттар байыркы убакта керек болгон. Бирок өлчөө үчүн жалпы эрежелер илимий-техникалык прогресстин келиши менен өзгөчө зарыл болуп калды. Окумуштуулар жалпы тилде сүйлөшү керек болчу: бир буту канча сантиметр? Ал эми Францияда италиялыкка окшош болбогон сантиметр деген эмне?
Францияны тарыхый метрологиялык салгылашуулардын ардактуу ардагери жана жеңүүчүсү деп атоого болот. 1791-жылы Францияда өлчөө системасы расмий түрдө бекитилген жана алардынбирдиктер жана негизги физикалык чоңдуктардын аныктамалары мамлекеттик документтер катары сүрөттөлгөн жана бекитилген.
Физикалык чоңдуктар табигый объекттерге байланышы керек экенин биринчилерден болуп француздар түшүнүшкөн. Мисалы, бир метр түндүктөн түштүккө карай экваторго карай меридиан узундугунун 1/40 000 000 бөлүгү катары сүрөттөлгөн. Ошентип, ал Жердин чоңдугуна байланган.
Бир грамм жаратылыш кубулуштарына да байланыштырылды: ал нөлгө жакын температурадагы (муздун эриши) бир куб сантиметрдеги суунун массасы катары аныкталган.
Бирок, белгилүү болгондой, Жер такыр кемчиликсиз бир шар эмес, ал эми кубдагы суу кирлерди камтыса, ар кандай касиеттерге ээ болушу мүмкүн. Ошондуктан, планетанын ар кайсы бөлүктөрүндө бул өлчөмдөрдүн өлчөмдөрү бири-биринен бир аз айырмаланган.
19-кылымдын башында математик Карл Гаусс баштаган немистер бизнеске киришкен. Ал сантиметр-грам-секунддук өлчөө системасын жаңыртууну сунуштады, ошондон бери метрикалык бирдиктер дүйнөгө, илимге кирип, эл аралык коомчулук тарабынан таанылды, физикалык чоңдуктардын эл аралык бирдик системасы түзүлдү.
Меридиандын узундугун жана бир куб суунун массасын метрикага катышкан өлкөлөргө көчүрмөлөрдү таратуу менен Париждеги Салмактар жана өлчөө бюросунда сакталган эталондор менен алмаштыруу чечими кабыл алынды. конвенция.
Килограмм, мисалы, платина менен иридий эритмесинен жасалган цилиндрге окшоп, акыры ал идеалдуу чечимге айланган жок.
Физикалык чоңдуктардын СИ бирдиктеринин эл аралык системасы 1960-жылы түзүлгөн. Башында алтоо камтылганнегизги чоңдуктар: метр жана узундук, килограмм жана масса, секунддагы убакыт, токтун күчү амперде, термодинамикалык температура кельвинде жана канделадагы жарыктын интенсивдүүлүгү. Он жылдан кийин аларга дагы бирөө кошулду - моль менен өлчөнгөн заттын көлөмү.
Эл аралык системанын физикалык чоңдуктарынын бардык башка өлчөө бирдиктери негизгилеринин туундулары болуп эсептелерин, башкача айтканда, аларды SI системасынын негизги чоңдуктарын колдонуу менен математикалык түрдө эсептөөгө болоорун билүү маанилүү.
Стандарттардан алыс
Физикалык стандарттар эң ишенимдүү өлчөө системасы эмес болуп чыкты. Килограммдык эталондун өзү жана өлкө боюнча анын көчүрмөлөрү мезгил-мезгили менен бири-бири менен салыштырылып турат. Элдештирүү ар кандай себептерден улам пайда болгон бул стандарттардын массасынын өзгөрүшүн көрсөтөт: текшерүү учурунда чаң, стенд менен өз ара аракеттенүү же башка нерсе. Окумуштуулар бул жагымсыз нюанстарды көптөн бери байкашкан. Метрологиядагы эл аралык системанын физикалык чоңдуктарынын бирдиктеринин параметрлерин кайра карап чыгууга убакыт келди.
Ошондуктан, чоңдуктардын кээ бир аныктамалары акырындык менен өзгөрдү: илимпоздор убакыттын өтүшү менен тигил же бул жол менен алардын параметрлерин өзгөрткөн физикалык стандарттардан качууга аракет кылышкан. Эң жакшы жол - жарыктын ылдамдыгы же атомдордун түзүлүшүндөгү өзгөрүүлөр сыяктуу өзгөрүлгүс касиеттер боюнча чоңдуктарды алуу.
СИ системасындагы революциянын алдында
Физикалык чоңдуктардын бирдиктеринин эл аралык системасындагы негизги технологиялык өзгөртүүлөр Эл аралык Салмактар жана Өлчөмдөр Бюросунун мүчөлөрүнүн жылдык конференцияда добуш берүүсү аркылуу ишке ашырылат. Эгер бекитилсе, өзгөртүүлөр бир нече убакыттан кийин күчүнө киретай.
Мунун баары изилдөөлөрү жана эксперименттери өлчөө жана формулада эң жогорку тактыкты талап кылган илимпоздор үчүн өтө маанилүү.
2018-жылдын жаңы маалымдама стандарттары каалаган жерде, убакытта жана масштабда бардык өлчөөлөрдүн эң жогорку тактыгына жетишүүгө жардам берет. Мунун баары тактыгын жоготпостон.
SI системасындагы чоңдуктарды кайра аныктоо
Бул жети иштеп жаткан негизги физикалык чоңдуктун төртөөнө тиешелүү. Төмөнкү чоңдуктарды бирдиктер менен кайра аныктоо чечими кабыл алынды:
- килограмм (масса) туюнтмадагы Планк константасынын бирдиктерин колдонуу менен;
- заряд өлчөө менен ампер (ток);
- келвин (термодинамикалык температура) Больцман константасын колдонуу менен бирдик туюнтмасы;
- Авогадро константасы аркылуу моль (заттын саны).
Калган үч чоңдук үчүн аныктамалардын редакциясы өзгөртүлөт, бирок алардын маңызы өзгөрүүсүз калат:
- метр (узундугу);
- секунд (убакыт);
- кандела (жарык интенсивдүүлүгү).
Күчкө өзгөртүүлөр
Бүгүнкү күндө эл аралык SI системасында физикалык чоңдуктардын бирдиги катары ампер деген эмне, 1946-жылы сунушталган. Аныктама бир метр аралыкта вакуумдагы эки өткөргүчтүн ортосундагы токтун күчү менен байланып, бул түзүлүштүн бардык нюанстарын көрсөткөн. Так эместик жана түйшүктүү өлчөө - бул аныктаманын бүгүнкү көз караштагы эки негизги мүнөздөмөсү.
Жаңы аныктамада ампер ге барабар электр тогу болуп саналатсекундасына белгиленген сандагы электр зарядынын агымы. Бирдик электрондук заряддар менен туюнтулган.
Жаңыртылган амперди аныктоо үчүн бир гана аспап керек - электрондорду жылдырууга жөндөмдүү бир электрондуу насос деп аталган.
Жаңы моль жана кремний тазалыгы 99,9998%
Мольдун эски аныктамасы массасы 0,012 кг болгон көмүртек изотопундагы атомдордун санына барабар заттын санына байланыштуу.
Жаңы версияда бул көрсөтүлгөн структуралык бирдиктердин так аныкталган санында камтылган заттын көлөмү. Бул бирдиктер Авогадро константасы менен туюнтулган.
Авогадронун номери боюнча да көп кооптонуулар бар. Аны эсептөө үчүн кремний-28 чөйрөсүн түзүү чечими кабыл алынган. Кремнийдин бул изотопу өзүнүн так кристалл торлору менен айырмаланат. Демек, андагы атомдордун санын шардын диаметрин өлчөгөн лазер системасы аркылуу так санаса болот.
Албетте, кремний-28 сферасы менен азыркы платина-иридий эритмесинин ортосунда принципиалдуу айырма жок деп ырастаса болот. Ал да, башка зат да убакыттын өтүшү менен атомдорун жоготот. Жоголду, туура. Бирок кремний-28 аларды болжолдуу ылдамдыкта жоготуп жатат, андыктан маалымдамага ар дайым оңдоолор киргизилет.
Сфера үчүн эң таза кремний-28 жакында АКШда алынган. Анын тазалыгы 99,9998%.
А эми Келвин
Келвин – эл аралык системадагы физикалык чоңдуктардын бирдиктеринин бири жана термодинамикалык температуранын деңгээлин өлчөө үчүн колдонулат. "Эски жол менен" 1/273, 16га барабарсуунун үч чекитинин температурасынын бөлүктөрү. Суунун үч чекити абдан кызыктуу компонент. Бул температуранын жана басымдын деңгээли, анда суу бир эле учурда үч абалда болот - "буу, муз жана суу."
Төмөнкү себеп менен «эки буту аксап» деген аныктама: келвиндин мааниси биринчи кезекте теориялык жактан белгилүү изотоптук катышы бар суунун курамына көз каранды. Бирок иш жүзүндө мындай мүнөздөмөсү бар сууну алуу мүмкүн эмес болчу.
Жаңы келвин төмөнкүчө аныкталат: бир келвин жылуулук энергиясынын 1,4 × 10−23j өзгөрүшүнө барабар. Бирдиктер Больцман константасынын жардамы менен туюнтулган. Эми температуранын деңгээлин газ чөйрөсүндөгү үн ылдамдыгын аныктоо аркылуу өлчөөгө болот.
Стандартсыз килограмм
Парижде иридий кошулган платинанын эталону бар экенин билебиз, ал метрологияда жана физикалык чоңдуктардын бирдик системасында колдонууда салмагын кандайдыр бир түрдө өзгөрткөн.
Килограммдын жаңы аныктамасы: Бир килограмм Планк туруктуусу катары 6,63 × 10го бөлүнөт−34 m2 · с−1.
Массаны өлчөө эми "ватт" шкалаларында жүргүзүлүшү мүмкүн. Аты сизди алдап кетпесин, бул кадимки тараза эмес, таразанын ары жагында жаткан нерсени көтөрүүгө жете турган электр энергиясы.
Физикалык чоңдуктардын бирдиктерин жана алардын тутумун бүтүндөй түзүү принциптерин өзгөртүү биринчи кезекте илимдин теориялык тармактарында зарыл. Жаңыланган системадагы негизги факторлоразыр табигый туруктуулар.
Бул көп жылдар бою күч-аракети фундаменталдуу физиканын мыйзамдарынын негизинде бирдиктердин идеалдуу өлчөөлөрүн жана аныктамаларын табууга багытталган олуттуу окумуштуулардын эл аралык тобунун көп жылдык ишмердүүлүгүнүн логикалык тыянагы.
