Скільки важить кілограм? Вчені досліджували цю, здавалося б, просту проблему протягом сотень років.
У 1795 році у Франції був виданий закон, згідно з яким «грам» означає «абсолютну вагу води в кубі, об’єм якого дорівнює сотій частині метра при температурі танення льоду (тобто 0°C)». У 1799 році вчені виявили, що об’єм води є найбільш стабільним, коли щільність води найвища при 4°C, тому визначення кілограма змінилося на «масу 1 кубічного дециметра чистої води при 4°C». ”. Це дало чистий платиновий оригінальний кілограм, кілограм визначається як рівний його масі, яка називається архівним кілограмом.
Цей архівний кілограм використовувався як еталон протягом 90 років. У 1889 році Перша міжнародна конференція з метрології затвердила копію зі сплаву платини та іридію, найближчу до архівного кілограма, як міжнародний оригінальний кілограм. Вага «кілограма» визначається циліндром зі сплаву платини та іридію (90% платини, 10% іридію) висотою та діаметром приблизно 39 мм, який зараз зберігається в підвалі на околиці Парижа.
Міжнародний оригінальний кілограм
Починаючи з епохи Просвітництва, геодезичне співтовариство було віддане створенню універсальної системи вимірювання. Хоча це можливий спосіб використовувати фізичний об’єкт як еталон вимірювання, оскільки фізичний об’єкт легко пошкоджується техногенними факторами або факторами навколишнього середовища, це вплине на стабільність, і співтовариство вимірювачів завжди хотіло якнайшвидше відмовитися від цього методу наскільки можливо.
Після того, як кілограм приймає міжнародне оригінальне визначення кілограма, постає питання, яке дуже хвилює метрологів: наскільки стабільним є це визначення? Чи буде він дрейфувати з часом?
Слід сказати, що це питання було поставлене на початку визначення одиниці маси кілограм. Наприклад, коли в 1889 році було визначено кілограм, Міжнародне бюро мір і ваг випустило 7 кілограмових гир зі сплаву платини та іридію, одна з яких є Міжнародною. Початковий кілограм використовується для визначення одиниці маси кілограм, а інші 6 гир виготовлені з того самого матеріалу та з однаковим процесом, використовуються як вторинні еталонні показники, щоб перевірити, чи є між ними дрейф у часі.
Водночас із розвитком високоточних технологій нам також потрібні більш стабільні та точні вимірювання. Тому було запропоновано план перевизначення міжнародної базової одиниці з фізичними константами. Використання констант для визначення одиниць вимірювання означає, що ці визначення відповідатимуть потребам наступного покоління наукових відкриттів.
Згідно з офіційними даними Міжнародного бюро мір і ваг, за 100 років з 1889 по 2014 рік постійність якості інших оригінальних кілограмів і міжнародного оригінального кілограма змінилася приблизно на 50 мікрограмів. Це свідчить про те, що існує проблема зі стабільністю фізичного еталонного показника одиниці якості. Хоча зміна в 50 мікрограмів звучить невеликою, вона має великий вплив на деякі високотехнологічні галузі.
Якщо основні фізичні константи використовуються для заміни фізичного еталона кілограма, на стабільність одиниці маси не впливатимуть простір і час. Тому в 2005 році Міжнародний комітет мір і ваг розробив схему використання основних фізичних констант для визначення деяких основних одиниць Міжнародної системи одиниць. Рекомендується використовувати постійну Планка для визначення одиниці маси кілограм, а компетентні лабораторії національного рівня заохочуються до проведення відповідних наукових досліджень.
Тому на Міжнародній конференції з метрології 2018 року вчені проголосували за офіційне виведення з експлуатації міжнародного прототипу кілограма та змінили постійну Планка (символ h) як новий стандарт для перевизначення «кг».
Час публікації: 05.03.2021