Мерните единици след Големия взрив на Льо Девоар
Полин Чакъл
Преди година, на 16 ноември 2018 г., Международното бюро за теглилки и мерки прие ново определение на килограма, ампера, келвина и бенката. Съгласно тази ревизия на Международната система за мерни единици (SI), която влезе в сила на 20 май, всички мерни единици вече са установени от числови стойности на физическите константи, а не въз основа на артефакти.
За обикновените хора приемането на новите дефиниции на килограм (kg) и ампера (A) в частност не е променило нищо в ежедневието им. Касарските везни, авиокомпаниите, които проверяват теглото на багажа, и пощенските везни, които претеглят нашите писма, са останали същите. Hydro-Quebec нямаше нужда да интегрира корекцията в своите електромери, тъй като тя беше твърде минимална. По-скоро именно в изследователските лаборатории, където често се изискват стриктни и прецизни измервания до нанограмата, тази революция ще има последици.
Това наистина е истинска революция, тъй като до 20 май 2019 г. световният показател за килограма беше платинен (90%) и иридиев (10%) цилиндър от сплав с височина 39 милиметра и диаметър, съхраняван от 1889 г. под три стъклени камбани в безопасно в Международното бюро за теглилки и мерки, разположено в Севр, близо до Париж, докато сега то се определя от константата на Планк, величина, която има централна роля в квантовата физика.
Големият К, както е наречен този стандарт за кило-иридиева платина, е изваден от заключеното хранилище само четири пъти от 1889 г. насам, за да се калибрират шестте вторични копия - направени едновременно с големия К - които бяха от своя страна се използва като справка за калибриране на десетки третични и след това четвъртични копия, използвани за коригиране на баланси по целия свят. Въпреки това, при всяка от тези калибриращи кампании с голямото К беше отбелязано, че масата на последната варира леко, от порядъка на един микрограм годишно, понякога повече, понякога по-малко, и това, дори и винаги държани в контролирана атмосфера. Леката загуба на материал се дължи на факта, че малко платина, която катализира много химични реакции, се отделя от цилиндъра, за да участва в тези реакции. Повишаването на теглото се дължи на замърсяване, вероятно от живак в атмосферата, който спонтанно се прикрепя към повърхността на платината.
Поради тази причина учените са все по-загрижени за дългосрочната стабилност на този международен прототип. Колебанията в неговата маса го правят все по-малко задоволителен в науката и научните изследвания, които изискват високи нива на точност. „Вече не можеше да остане референтен, защото имаше съмнение относно неговата стабилност и не беше много практично да се обръщаш към него, защото не беше много достъпен. Трябваше да изпращаме редовно нашия K74 - еталонен килограм в Канада, за да може да се сравнява с останалите шест свидетели “, отбелязва Изабел Амен, директор на оперативния отдел на Метрологичния отдел към Националния изследователски съвет на Канада (NRC ), преди да припомни, че дефиницията на измервателния уред вече е била ревизирана по същите причини.
Метърът и вторият
От края на 19 век наистина се прави позоваване на материалния стандарт на измервателния уред, който също се съхранява в Севр. След това, когато през 1983 г. измерихме скоростта на светлината във вакуум с възможно най-голяма точност, фиксирахме с консенсус числената стойност на тази константа (наречена c) на 299 792 458 метра/секунда, което след това позволи да се определи измервателния уред като разстоянието, изминато от светлината във вакуум за период от 1/299,792,458 от секундата.
Числовата стойност на втората е определена през 1967 г. от „честотата на свръхфин преход на необезпокоявания атом цезий 133“. С други думи, втората се определя от честотата на вълната, тоест на фотона, който се излъчва от атома цезий 133, когато един от неговите електрони променя енергийното ниво, обяснява Гислайн Грейнджър, научен сътрудник в NRC Metrology Research Център. Тъй като тази честота е равна на 9 192 631 770 трептения/секунда (или херца), следователно една секунда съответства на продължителността на 9 192 631 770 трептения или периоди на излъчената вълна.