Определение килограмма теперь будет привязано к постоянной Планка, фундаментальной части квантовой физики.
Ключевые выводы
- Новое определение килограмма основано на физической константе в квантовой физике.
- В отличие от нынешнего определения килограмма, это измерение никогда не изменится.
- Ученые также проголосовали за обновление определений некоторых других измерений в физике.
С 1889 года определением килограмма является масса одного конкретного куска платино-иридиевого сплава, называемого международным прототипом килограмма, хранящегося в Международном бюро мер и весов в Севре, Франция.
Цилиндрический кусок металла по прозвищу Большой К имеет множество копий по всему миру, которые используются для калибровки весов и поддержания в обществе согласия относительно того, что представляет собой килограмм и другие единицы измерения. Это помогает мировой экономике функционировать бесперебойно.
Но у этой системы есть фундаментальная проблема: Big K со временем теряет массу, около 50 микрограммов с момента своего создания, или массу ресницы, как сообщает Vox. Как ни странно, когда это происходит, определение килограмма остается прежним. (В конце концов, килограмм определяется просто как масса большого К.) Это вызывает головную боль для отраслей и областей исследований, которые должны учитывать мизерные изменения.
Это изменится. В пятницу утром ученые на Генеральной конференции по мерам и весам в Версале проголосовали за изменение определения килограмма, решив привязать его к физической константе, которая никогда не изменится, измеряете ли вы ее на Земле или в световых годах от Земли. космос.
«Сегодняшний день знаменует собой кульминацию десятилетий работы ученых-измерителей во всем мире, значение которой огромно», - сказал Барри Инглис, директор Международного комитета мер и весов. «Теперь мы больше не будем связаны ограничениями объектов в нашем измерении мира, но будем иметь универсальные доступные единицы, которые могут проложить путь к еще большей точности и даже ускорить научный прогресс».
ЭТО ОФИЦИАЛЬНО - научное сообщество проголосовало! Все единицы СИ будут определяться фундаментальными константами природы с 20 мая 2019 года! SIRedefinition https://www.npl.co.uk/news/international-system-of-units-overhauled-in-historic-vote …pic.twitter.com/xpcddbAAmV
twitter.com
Постоянная Планка
Начиная с мая 2019 года, килограмм будет определяться с помощью постоянной Планка, фундаментальной константы в квантовой физике, которая связывает количество энергии, которую несет фотон, с частотой его электромагнитной волны.
Вот относительно упрощенное объяснение постоянной Планка из Виндзорского университета:
“В 1900 году Макс Планк работал над проблемой того, как излучение объекта связано с его температурой. Он вывел формулу, которая очень хорошо согласовывалась с экспериментальными данными, но формула имела смысл только в том случае, если он предполагал, что энергия колеблющейся молекулы квантуется, то есть может принимать только определенные значения. Энергия должна была быть пропорциональна частоте вибрации, и казалось, что она поступает небольшими «кусками» частоты, умноженной на определенную константу. Эта постоянная стала известна как постоянная Планка, или h, и имеет значение 6,626×10-34 Дж x с».
Это сложно, но философия изменений ясна и проста: ученые используют неизменные свойства природы - крошечные, дискретные частицы энергии - чтобы перевести мир из относительной единицы измерения в такую, которая универсальный и абсолютный.
Баланс на корм
Более децентрализованная система калибровки
Одно из преимуществ этого изменения - децентрализация. Вскоре любой сможет получить точное определение килограмма, тогда как в прошлом для точного измерения килограмма нужно было напрямую сравнивать массу объекта с Большим К или одной из его копий.
Теперь вам просто нужны весы Киббла, которые, говоря упрощенно, могут найти постоянную Планка путем перевода механической энергии, производимой массой объекта, в эквивалентное количество электрической энергии. Весы Киббла - очень дорогой и сложный инструмент, но в будущем они могут стать дешевле и доступнее.
Другие обновления
Международная система единиц также получит несколько других обновлений в 2019 году:
- Килограмм - будет определяться постоянной Планка (h)
- Ампер - будет определяться элементарным электрическим зарядом (е)
- Кельвин - будет определяться постоянной Больцмана (k)
- Крот - будет определяться константой Авогадро (NA)