Гонка для перевизначення кілограми

У Парижі, за дверима склепіння, що потребує трьох клавіш, щоб розблокувати його, є найціннішою грудкою платини-іридію в світі. Для випадкового спостерігача, це важко призначити грошову вартість одноразово, але для групи вчених, це практично безцінний купу металу, який дає золото бігти за свою цінність.

Зрештою, ця шишка робить надзвичайно важливу роботу як стандарт для кілограма. Але міжнародна група дослідників працює над тим, щоб перевизначити кілограм і зробити цей цінний предмет застарілим.

"Кілограмовий артефакт - це дійсно чудова річ", говорить Алан Стіл, головний метролог Національного дослідницького ради Канади. "Але це не принципово, це не є основним - це просто річ, і якщо щось трапилося з цією річчю, ми були б у реальній неприємності".

Стіл є частиною групи, яка веде хрестовий похід, щоб перевизначити кілограм. Її вага не зміниться - що присоска все ще сидить близько 2,2 фунта - але Стіл і його колеги вважають, що настав час для масового оновлення, яке засноване на «фундаментальній константі» - притаманній універсальній властивості, подібній до щось на зразок швидкості світла - замість цього.

Перш ніж подумати, що хрестовий похід на кілограм - це робота мертвої групи шалених вчених, це не так. Оновлення вимагає «наукової екскурсії», говорить Стіл, оскільки визначення блоку на основі фундаментальних констант вимагає трьох експериментів, у двох різних методах, у декількох країнах. Дуже важко досягти консенсусу в усіх трьох експериментах в обох системах. "Це просто дійсно красиві експерименти, з великими, легкими для пояснення поняттями, - каже він, - але людина, в дрібницях, є дияволом".

Визначення того, як виміряти кілограм, вимагає визначення фундаментальної константи - відомої серед фізиків як «константи Планка» - в невизначеності 50 частин на мільярд. Англійською? Це досить, досить, досить точно. Деякі хімічні лабораторії вимірюють це, обчислюючи кількість атомів у кілограмі кремнієвої сфери. Але інші використовують фізичний підхід, використовуючи пристрій під назвою баланс Kibble, який використовує енергію і електричні константи для виконання вимірювання. Хитрість полягає в тому, що підходи хімії та фізики до визначення постійної Планка мають збігатися - і подібні системи ніколи раніше не відбувалися.

Переосмислення наших одиниць вимірювання - це «подія, яка відбувається, мабуть, раз на нашому житті», говорить Філіп Стефан Шламмінгер, фізик з Національного інституту стандартів і технологій. Його команда отримала вимірювання постійної Планка з помилкою 34 частин на мільярд (в науці, чим менше помилка, тим краще, тому 34 частин на мільярд, безумовно, є гарним знаком порівняно з промисловістю, прийнятою максимум 50 частин на мільярд.). До цих пір існує міжнародний консенсус щодо числа, і Шламмінер сподівається наблизитися до досконалості з помилкою в 20 частин на мільярд до 1 липня 2017 року, коли Міжнародне бюро ваг і заходів зібрати всі виміри, які будуть включені в міжнародного середнього. Як тільки все це відбудеться, остаточне число буде обговорено і проголосовано у листопаді 2018 року.

Для кінцевого користувача перехід буде бездоганним; Ви не знаєте різниці, - говорить Шламмінгер про зміни. Але для наукового співтовариства переосмислення цих підрозділів буде безцінним, перетворивши цей шматок у Париж на символ нового розуміння фундаментальних вимірів Всесвіту - і це саме похвалите більшість грудочок просто не має.