Определение килограмма, ампера и кельвина может измениться навсегда
Переход от физического артефакта к естественной константе знаменует собой огромный сдвиг в том, как мир определяет единицы измерения.
С понедельника, 20 мая, официальные определения для нескольких единиц – включая килограмм, ампер и кельвин – навсегда изменятся в том, что провозглашается как фундаментальное обновление того, как человечество измеряет вещи.
Дата изменения, которое приведет к официальному принятию почти 100 странами новой Международной системы единиц (СИ), не случайна. Он отмечает Всемирный день метрологии - где «метрология» обозначает науку об измерениях.
В каком-то смысле сдвиг в способе определения единиц измерения представляет собой постепенное, а не радикальное изменение.
После нескольких лет исследований международное сотрудничество институтов, возглавляемое немецкой Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), пришло к выводу, что единицы массы, температуры, вещества и электрического тока лучше всего определяются с точки зрения строгих значений естественных констант, а не физическими артефактами.
Физика
Процесс начался полвека назад, когда официальное определение «секунды» было изменено, чтобы соответствовать неизменному переходу между двумя энергетическими уровнями атома, отходя от предыдущего измерения, которое включало деление 24 часов на 86 400.
учёные изменили определение веса килограмма
Тот же принцип был применен к формальному определению метра. В девятнадцатом веке универсальный метр был длиной металла, включающей 90% платины и 10% иридия. Мера была изменена в 1960 году и окончательно закреплена в 1983 году.
С этого года метр был навсегда закреплен как «длина пути, пройденного светом в вакууме в течение промежутка времени 1/299 792 458 секунды».
Причина этого понятна. Кусок металла, независимо от того, насколько хорошо он изготовлен, изменится (хотя и на молекулярном уровне) в ответ на внешние силы. Скорость света не будет - это скорость света, одна из непоколебимых постоянных во вселенной.
Поэтому с 20 мая другие единицы измерения будут также основываться на природных явлениях. Для этого исследователям из PTB и коллегам удалось установить или подтвердить фиксированные значения в семи константах.
К ним относятся скорость света в вакууме, которая остается на прежней оценке для определения длины, и «частота перехода сверхтонкой структуры основного состояния в атоме цезия-133» в качестве маркера на секунду.
Постоянная Планка, которая коррелирует энергию фотона с частотой электромагнитной волны, будет основной мерой для килограмма.
Элементарный заряд - количество электричества, переносимого одним протоном, - будет основой ампера.
Константа Больцмана - мера относительной кинетической энергии частиц в газе - будет лежать в основе абсолютного определения базовой единицы температуры, Кельвина.
Константа Авогадро будет использоваться для формализации меры основной единицы вещества, известной как моль. Константа используется для расчета количества атомов, молекул или ионов в одной единице.
И наконец, фотометрическая спектральная световая эффективность, которая описывает количество световых единиц, известных как люмены, производимые на ватт мощности, будет составлена, чтобы закрепить определение универсальной меры света, канделы.
Между прочим, кандела до переключения определяется как светимость источника, испускающего монохроматическое излучение с частотой 5,4 × 10 14 Гц, и является приближением света, испускаемого свечой, излучаемой из китового жира.
По крайней мере, в дивном новом мире метрологии, основанной на постоянных значениях, никакие китообразные не пострадают в процессе расчета.
