2018-i metrologiyada taleyüklü il adlandırmaq olar, çünki bu, SI fiziki kəmiyyət vahidlərinin beynəlxalq sistemində əsl texnoloji inqilabın vaxtıdır. Söhbət əsas fiziki kəmiyyətlərin təriflərinə yenidən baxılmasından gedir. Supermarketdə bir kiloqram kartof indi yeni tərzdə çəkiləcəkmi? C kartof eyni olacaq. Başqa bir şey dəyişəcək.
SI sistemindən əvvəl
Çəki və ölçülərdə ümumi standartlar qədim zamanlarda lazım idi. Lakin ölçmələrin ümumi qaydaları elmi və texnoloji tərəqqinin gəlişi ilə xüsusilə zəruri oldu. Alimlərə ümumi dildə danışmaq lazım idi: bir ayaq neçə santimetrdir? Fransada italyan dili ilə eyni olmayan bir santimetr nədir?
Fransanı fəxri veteran və tarixi metroloji döyüşlərin qalibi adlandırmaq olar. Məhz 1791-ci ildə Fransada ölçmə sistemi rəsmi olaraq təsdiqləndi və onlarınvahidləri və əsas fiziki kəmiyyətlərin tərifləri dövlət sənədləri kimi təsvir edilmiş və təsdiq edilmişdir.
Fiziki kəmiyyətlərin təbii cisimlərə bağlanması lazım olduğunu ilk dəfə fransızlar başa düşdü. Məsələn, bir metr şimaldan cənuba ekvatora doğru meridian uzunluğunun 1/40.000.000-i kimi təsvir edilmişdir. Beləliklə, o, Yerin ölçüsünə bağlandı.
Bir qram təbiət hadisələri ilə də əlaqələndirilib: o, sıfıra yaxın temperaturda (buzların əriməsi) kub santimetrdəki suyun kütləsi kimi müəyyən edilib.
Ancaq məlum oldu ki, Yer heç də mükəmməl top deyil və bir kubdakı su çirkləri ehtiva edərsə, müxtəlif xüsusiyyətlərə malik ola bilər. Buna görə də, planetin müxtəlif yerlərində bu kəmiyyətlərin ölçüləri bir-birindən bir qədər fərqlənirdi.
19-cu əsrin əvvəllərində riyaziyyatçı Karl Qaussun başçılığı ilə almanlar bu işə girdilər. O, santimetr-qram-saniyə ölçü sisteminin yenilənməsini təklif etdi və o vaxtdan metrik vahidlər dünyaya, elmə getdi və beynəlxalq ictimaiyyət tərəfindən tanındı, fiziki kəmiyyət vahidlərinin beynəlxalq sistemi formalaşdı.
Meridianın uzunluğunu və bir kub suyun kütləsini Parisdəki Çəkilər və Ölçülər Bürosunda saxlanılan standartlarla əvəz etmək, nüsxələrin metrikada iştirak edən ölkələrə paylanması qərara alındı. konvensiya.
Kiloqram, məsələn, platin və iridium ərintisindən hazırlanmış silindrə bənzəyirdi ki, bu da sonda ideal həllə çevrilmədi.
Fiziki kəmiyyət vahidlərinin beynəlxalq sistemi SI 1960-cı ildə yaradılmışdır. Əvvəlcə altı daxil idiəsas kəmiyyətlər: metr və uzunluq, kiloqram və kütlə, saniyə ilə vaxt, amperdə cərəyan gücü, kelvinlərdə termodinamik temperatur və kandelada işıq intensivliyi. On ildən sonra onlara daha bir maddə əlavə edildi - mol ilə ölçülən maddə miqdarı.
Bilmək lazımdır ki, beynəlxalq sistemin fiziki kəmiyyətlərinin bütün digər ölçü vahidləri əsasların törəmələri hesab olunur, yəni SI sisteminin əsas kəmiyyətlərindən istifadə etməklə riyazi olaraq hesablana bilər.
Standartlardan uzaq
Fiziki standartlar ən etibarlı ölçmə sistemi olmadığı ortaya çıxdı. Kiloqram standartının özü və ölkə üzrə nüsxələri vaxtaşırı bir-biri ilə müqayisə edilir. Uzlaşmalar müxtəlif səbəblərdən baş verən bu standartların kütlələrində dəyişiklikləri göstərir: yoxlama zamanı toz, stendlə qarşılıqlı əlaqə və ya başqa bir şey. Alimlər bu xoşagəlməz nüansları çoxdan müşahidə ediblər. Metrologiyada beynəlxalq sistemin fiziki kəmiyyət vahidlərinin parametrlərinə yenidən baxmağın vaxtı çatıb.
Buna görə də, kəmiyyətlərin bəzi tərifləri tədricən dəyişdi: elm adamları zamanla bu və ya digər şəkildə parametrlərini dəyişən fiziki standartlardan uzaqlaşmağa çalışdılar. Ən yaxşı yol, işığın sürəti və ya atomların strukturunda dəyişikliklər kimi dəyişməz xüsusiyyətlər baxımından kəmiyyətləri əldə etməkdir.
SI sistemində inqilab ərəfəsində
Fiziki kəmiyyət vahidlərinin beynəlxalq sistemində əsas texnoloji dəyişikliklər illik konfransda Beynəlxalq Çəkilər və Ölçülər Bürosunun üzvlərinin səsverməsi yolu ilə həyata keçirilir. Təsdiq edilərsə, dəyişikliklər bir neçə müddət sonra qüvvəyə minəcəkay.
Bütün bunlar tədqiqatları və təcrübələri ölçmə və tərtiblərdə ən yüksək dəqiqliyi tələb edən alimlər üçün son dərəcə vacibdir.
Yeni 2018 istinad standartları istənilən yerdə, vaxtda və miqyasda istənilən ölçmədə ən yüksək dəqiqlik səviyyəsinə nail olmağa kömək edəcək. Və bütün bunlar heç bir dəqiqlik itkisi olmadan.
SI sistemində kəmiyyətlərin yenidən təyin edilməsi
Bu, işləyən yeddi əsas fiziki kəmiyyətdən dördünə aiddir. Aşağıdakı kəmiyyətlərin vahidlərlə yenidən müəyyən edilməsi qərara alındı:
- kiloqram (kütlə) ifadəsində Plank sabitinin vahidlərindən istifadə etməklə;
- amper (cari) yük ölçmə ilə;
- kelvin (termodinamik temperatur) Boltzman sabitindən istifadə edərək vahid ifadəsi ilə;
- Avoqadro sabiti vasitəsilə mol (maddə miqdarı).
Qalan üç kəmiyyət üçün təriflərin mətni dəyişdiriləcək, lakin onların mahiyyəti dəyişməz qalacaq:
- metr (uzunluq);
- saniyə (vaxt);
- candela (işıq intensivliyi).
Amp ilə dəyişikliklər
Bu gün beynəlxalq SI sistemində fiziki kəmiyyətlərin vahidi kimi amper nədir, hələ 1946-cı ildə təklif edilmişdir. Tərif, bu strukturun bütün nüanslarını göstərərək, bir metr məsafədə bir vakuumda iki keçirici arasındakı cərəyanın gücünə bağlandı. Qeyri-dəqiqlik və çətin ölçmə bugünkü nöqteyi-nəzərdən bu tərifin iki əsas xüsusiyyətidir.
Yeni tərifdə amper bərabər elektrik cərəyanıdırsaniyədə müəyyən sayda elektrik yükünün axını. Vahid elektron yükləri ilə ifadə edilir.
Yenilənmiş amperi müəyyən etmək üçün yalnız bir alət lazımdır - elektronları hərəkət etdirə bilən tək elektron nasosu.
Yeni mol və silikon təmizliyi 99,9998%
Molun köhnə tərifi kütləsi 0,012 kq olan karbon izotopunun atomlarının sayına bərabər olan maddə miqdarı ilə bağlıdır.
Yeni versiyada bu, müəyyən edilmiş struktur vahidlərinin dəqiq müəyyən edilmiş sayda tərkibində olan maddənin miqdarıdır. Bu vahidlər Avogadro sabitindən istifadə etməklə ifadə edilir.
Avogadro nömrəsi ilə bağlı da çoxlu narahatlıqlar var. Onu hesablamaq üçün silikon-28 kürəsinin yaradılması qərara alındı. Silisiumun bu izotopu mükəmməlliyə qədər dəqiq kristal şəbəkəsi ilə seçilir. Buna görə də, onun içindəki atomların sayını kürənin diametrini ölçən lazer sistemindən istifadə etməklə dəqiq hesablamaq olar.
Əlbəttə, silisium-28 sferası ilə indiki platin-iridium ərintisi arasında əsaslı fərq olmadığını iddia etmək olar. Həm o, həm də digər maddələr zamanla atomlarını itirir. İtirir, düzdür. Lakin silikon-28 onları proqnozlaşdırıla bilən sürətlə itirir, ona görə də istinada hər zaman düzəlişlər ediləcək.
Sfera üçün ən təmiz silisium-28 bu yaxınlarda ABŞ-da əldə edilib. Onun təmizliyi 99,9998% təşkil edir.
Və indi Kelvin
Kelvin beynəlxalq sistemdə fiziki kəmiyyət vahidlərindən biridir və termodinamik temperaturun səviyyəsini ölçmək üçün istifadə olunur. “Köhnə şəkildə” 1/273, 16-ya bərabərdirsuyun üçqat nöqtəsinin temperaturu hissələri. Suyun üç nöqtəsi olduqca maraqlı bir komponentdir. Bu, suyun eyni anda üç vəziyyətdə olduğu temperatur və təzyiq səviyyəsidir - "buxar, buz və su."
Aşağıdakı səbəbə görə "hər iki ayaqda axsaq" tərifi: kelvinin dəyəri ilk növbədə nəzəri cəhətdən məlum olan izotop nisbətinə malik suyun tərkibindən asılıdır. Amma praktikada belə xüsusiyyətlərə malik su əldə etmək mümkün deyildi.
Yeni kelvin aşağıdakı kimi müəyyən ediləcək: bir kelvin istilik enerjisinin 1,4 × 10−23j dəyişməsinə bərabərdir. Vahidlər Boltzman sabitindən istifadə etməklə ifadə edilir. İndi temperatur səviyyəsi qaz sferasında səs sürətini təyin etməklə ölçülə bilər.
Standartsız kiloqram
Biz artıq bilirik ki, Parisdə iridiumlu platin standartı var, o, metrologiyada və fiziki kəmiyyət vahidləri sistemində istifadəsi zamanı çəkisini birtəhər dəyişib.
Kiloqramın yeni tərifi belədir: Bir kiloqram Plank sabitinin 6,63 × 10-a bölünməsi kimi ifadə edilir−34 m2 · с−1.
Kütlənin ölçülməsi artıq "vat" şkalasında edilə bilər. Adın sizi aldatmasına imkan verməyin, bunlar adi tərəzi deyil, tərəzinin o biri tərəfində yatan obyekti qaldırmaq üçün kifayət edən elektrikdir.
Fiziki kəmiyyətlərin vahidlərinin və bütövlükdə onların sisteminin qurulması prinsiplərində dəyişikliklərə, ilk növbədə, elmin nəzəri sahələrində ehtiyac var. Yenilənmiş sistemdə əsas amillərindi təbii sabitlərdir.
Bu, uzun müddət səyləri fundamental fizika qanunlarına əsaslanan ideal ölçüləri və vahidlərin təriflərini tapmağa yönəlmiş beynəlxalq ciddi alimlər qrupunun uzun illər fəaliyyətinin məntiqi nəticəsidir.
