Бір килограммның салмағы қанша? Ғалымдар бұл қарапайым болып көрінетін мәселені жүздеген жылдар бойы зерттеп келеді.
1795 жылы Францияда «грамм» сөзін «мұз еріген кездегі температурада (яғни, 0°C) көлемі метрдің жүзден бір бөлігіне тең кубтағы судың абсолютті салмағы» деп белгілейтін заң қабылданды. 1799 жылы ғалымдар судың тығыздығы 4°C температурада ең жоғары болған кезде су көлемі ең тұрақты болатынын анықтады, сондықтан килограммның анықтамасы «4°C температурадағы 1 текше дециметр таза судың массасы» болып өзгерді. Бұл таза платинаның бастапқы килограммын шығарды, килограмм оның массасына тең деп анықталады, ол архив килограммы деп аталады.
Бұл мұрағаттық килограмм 90 жыл бойы эталон ретінде пайдаланылып келеді. 1889 жылы метрология бойынша бірінші халықаралық конференция мұрағаттық килограммға ең жақын платина-иридий қорытпасының көшірмесін халықаралық түпнұсқа килограмм ретінде бекітті. «Килограммның» салмағы шамамен 39 мм биіктігі мен диаметрі бар платина-иридий қорытпасынан (90% платина, 10% иридий) жасалған цилиндрмен анықталады және қазіргі уақытта Париждің шетіндегі жертөледе сақтаулы.
Халықаралық түпнұсқа килограмм
Ағартушылық дәуірінен бастап, геодезиялық қауымдастық әмбебап геодезиялық жүйені құруға міндеттенді. Бұл физикалық нысанды өлшеу эталоны ретінде пайдаланудың мүмкін тәсілі болғанымен, физикалық нысан жасанды немесе қоршаған орта факторларының әсерінен оңай зақымдалатындықтан, тұрақтылыққа әсер етеді және өлшеу қауымдастығы әрқашан бұл әдістен мүмкіндігінше тезірек бас тартқысы келді.
Килограмм халықаралық түпнұсқа килограмм анықтамасын қабылдағаннан кейін, метрологтарды қатты алаңдататын сұрақ туындайды: бұл анықтама қаншалықты тұрақты? Уақыт өте келе ол өзгере ме?
Бұл сұрақ масса бірлігін килограммды анықтаудың басында көтерілгенін айту керек. Мысалы, килограмм 1889 жылы анықталған кезде, Халықаралық салмақ және өлшем бюросы 7 платина-иридий қорытпасынан жасалған килограммдық салмақ шығарды, олардың бірі Халықаралық салмақ. Бастапқы килограмм масса бірлігін килограммды анықтау үшін пайдаланылады, ал сол материалдан және сол процестен жасалған қалған 6 салмақ уақыт өте келе бір-бірінің арасында ауытқу бар-жоғын тексеру үшін екінші реттік эталон ретінде пайдаланылады.
Сонымен қатар, жоғары дәлдіктегі технологияның дамуымен бізге тұрақтырақ және дәлірек өлшемдер қажет. Сондықтан халықаралық негізгі бірлікті физикалық тұрақтылармен қайта анықтау жоспары ұсынылды. Өлшем бірліктерін анықтау үшін тұрақтыларды пайдалану бұл анықтамалардың келесі буын ғылыми жаңалықтарының қажеттіліктерін қанағаттандыратынын білдіреді.
Халықаралық өлшемдер мен салмақ бюросының ресми мәліметтері бойынша, 1889 жылдан 2014 жылға дейінгі 100 жылда басқа бастапқы килограммдардың және халықаралық бастапқы килограммдардың сапа консистенциясы шамамен 50 микрограммға өзгерген. Бұл сапа бірлігінің физикалық эталонының тұрақтылығында мәселе бар екенін көрсетеді. 50 микрограммның өзгеруі шағын болып көрінгенімен, кейбір жоғары деңгейлі салаларға үлкен әсер етеді.
Егер негізгі физикалық тұрақтылар килограммдық физикалық эталонды ауыстыру үшін пайдаланылса, масса бірлігінің тұрақтылығына кеңістік пен уақыт әсер етпейді. Сондықтан, 2005 жылы Халықаралық салмақ және өлшем комитеті Халықаралық бірліктер жүйесінің кейбір негізгі бірліктерін анықтау үшін негізгі физикалық тұрақтыларды пайдаланудың негізін жасады. Масса бірлігі килограммын анықтау үшін Планк тұрақтысын пайдалану ұсынылады, ал құзыретті ұлттық деңгейдегі зертханаларға тиісті ғылыми зерттеу жұмыстарын жүргізу ұсынылады.
Сондықтан, 2018 жылғы метрология бойынша халықаралық конференцияда ғалымдар килограммның халықаралық прототипін ресми түрде пайдаланудан шығаруға дауыс берді және «кг» мәнін қайта анықтау үшін Планк тұрақтысын (h белгісі) жаңа стандарт ретінде өзгертті.
Жарияланған уақыты: 05.03.2021