Be vertingo kilogramo, Sankt Peterburgo Mendelejevo tyrimų institute yra standartinis matuoklis, amperas ir kelvinas
Kuo virstų mūsų gyvenimas, jei staiga dingtų matavimo vienetai - visi šie voltai, gramai, kelvinai? Nei žiūrėti televizoriaus, nei eiti į parduotuvę, nei rengtis pagal orą. Ir tai vis dar gėlės.
- Bet koks informacijos - vaizdinės, tekstinės, garsinės - gavimas iš tikrųjų yra matas: kai skiriame žodžius, simbolius, vaizdus, juos lyginame su kažkuo, - aiškina Kirilis Gogolinskis, Mendelejevo Rusijos metrologijos tyrimų instituto direktorius. - Matavimų tikslumas lemia valstybės ekonominio išsivystymo lygį ir jos raidos tempą.
DIDŽI Septyni
Metrologija, mokslas, užtikrinantis matavimų vienodumą, padeda kalbėti ta pačia kalba visam pasauliui. Jei ne ji, žmonija negalėjo organizuoti prekybos, nustatyti inžinerinių komunikacijų darbo, net surinkti automobilio.
Mendelejevo institutas - Rusijos metrologijos lopšys Nuotrauka: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
Priemonės įsikūnijimas yra arba įtaisas (pavyzdžiui, liniuotė), arba objektas (tas pats svoris). Įrenginiai ir objektai, iš kurių padaroma daugybė kopijų, vadinami standartais. Kiekviena valstybė siekia sukurti kuo daugiau standartų ir tam pritaikyti aukščiausias technologijas, kad kaskart neitų pas kaimynus ar į Prancūziją dėl idealaus svorio (ten laikomas pagrindinis pasaulio kilogramas).
Reklaminis vaizdo įrašas:
- Šiandien mūsų šalyje yra 164 standartai, - aiškina „Rosstandart“vadovas Aleksejus Abramovas. - Rusija yra viena iš penkių šalių, aktyviai propaguojančių metrologiją.
Kai kurie standartai saugomi „termose“, pastate pastato viduje. Nuotrauka: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
54 iš 164 standartų saugomi Mendelejevo tyrimų institute, „Rusijos metrologijos lopšyje“. Visi pasaulio standartai gimsta iš septynių pagrindinių dydžių: metras (ilgis), kilogramas (masė), antrasis (laikas), amperas (elektros srovė), kelvinas (temperatūra), molas (medžiagos kiekis) ir kandela (šviesos intensyvumas).
Valstybiniai standartai yra nacionalinis lobis. Tačiau šis nuostabus septynetas yra pats vertingiausias tarp jų. Keturi matai - metras, amperas, kelvinas ir kilogramas - saugomi Sankt Peterburge.
GERIAUSI ŽEMĖJE
- Kelvine esame geriausi pasaulyje! - sako institutas. - Vidaus pokyčiai gali išplėsti diapazoną iki 3 473 laipsnių Kelvino ir pusantro ar du kartus sumažinti reprodukcijos paklaidą.
Kelvinas užima pusę kambario Nuotrauka: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
Nulis Kelvino skalėje yra lygus minus 273 laipsniams Celsijaus. Temperatūros standartas toli gražu nėra panašus į termometrą: sudėtingiausių šilumos skleidėjų, įvairių lęšių, dviejų visiškai juodų korpusų ir kelių kompiuterių įrengimas, pagrįstas kvantiniais efektais, užima pusę kambario. Septyniasdešimt procentų dalių yra rusiškos.
Patalpoje, kurioje „gyvena kelvinas“, palaikoma pastovi temperatūra: net trumpas žmonių kompanijos buvimas laboratorijoje turi įtakos rodmenims.
Temperatūros matuoklis susideda iš daugybės spinduolių ir lęšių Nuotrauka: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
- Dabar lyginame savo kelviną su japonu, - paaiškina kelvino laikytojas Anatolijus Pokhodunas. - Pats procesas užima daug laiko: palyginti vienu momentu - apie dvi valandas, ir vis dėlto jis yra reikalingas daugelyje. Vienas žmogus negali to padaryti. Parengti šiam palyginimui prireikė dešimties metų.
ŠALTAS PORAS
Karalius tarp elektrinių dydžių yra amperas. Bet pamažu persiorientuojama į voltų (įtampos) ir omų (atsparumo) kvantinius standartus. Voltas „gyvena“sudėtingoje instaliacijoje, patalpintoje patikrintame kambaryje. Matavimai atliekami esant labai žemai temperatūrai.
- Žemiausia temperatūra naudojama atkuriant specialius elektrinius dydžius, - paaiškina voltų laikytojas Aleksandras Katkovas. - Temperatūra siekia milikelvinus. Juose atomų šiluminės vibracijos yra tokios mažos, kad nesunaikina medžiagų elektrinių savybių. Keturių kelvinų įtampa matuojama dešimties tikslumu minus vienuoliktąja galia.
Maždaug taip atrodo atskaitos voltas Nuotrauka: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
Iš esmės voltas yra į grandinę, įterptą į skystą helį. „Mes sukūrėme vienintelį pasaulyje nešiojamų voltų standartą“, - pažymi Kirilas Gogolinsky. - Jo pagalba buvo atlikti tarptautiniai palyginimai, mes parodėme geriausius rezultatus pasaulyje.
Omas taip pat nori šalčio. Varža gali būti atsekama pažodžiui vienu elektronu.
- Viena iš problemų yra magnetinio lauko buvimas, - sako omo laikytojas Jurijus Semenovas. - Iš jos gauti mikrostruktūras nėra lengva. Bet mes turime matuoti nano kiekius.
… Ir taip - o Nuotrauka: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
Viduryje Volto laboratorijos yra akmeninis stalas. Bet tai nėra tik baldas: tai yra trijų aukštų, 750 tonų tono, pagrindas, esantis atskirame pastate. Betono „termosas“nepriklauso nuo išorinių sienų. Juk nė menkiausia vibracija - nuo judraus Moskovsky prospekto, nuo netoliese esančios Tekhnologichesky Institut metro stoties, nuo tramvajaus, važiuojančio Zagorodnoye, neturėtų pasiekti šventųjų šventosios, iki kilogramo.
„Mąstymas“ir „senas“
Jei šešių pagrindinių matavimo vienetų standartai yra pagrįsti fizinėmis konstantomis ir nepriklauso nuo „geležies“, tai kilogramas yra paskutinis artefaktų etalonas. Tai yra, nors ir tobulas, bet objektas.
Jokie dangteliai ir bunkeriai negali sutaupyti metalo nuo „lieknėjimo“. Nuotrauka: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
„Pasaulinis kilogramo standartas yra svoris, kuris laikomas Sevrese netoli Paryžiaus“, - paaiškina Gogolinsky. - Jo kopijų yra visuose pasaulio metrologijos institutuose. Situacija yra tokia: jei pavogs pagrindinį kilogramą Prancūzijoje, tada visas pasaulis numes kilogramą.
Pagrindinis Rusijos kilogramas (ir jo atsarginis brolis dvynys) yra 125 metų. Tai svoris, pagamintas iš platinos ir iridio lydinio, kurio aukštis ir skersmuo yra 39 milimetrai. Kilogramas saugomas po hermetišku dangteliu seife su trimis užraktais atskirame bunkeryje tam tikros drėgmės ir temperatūros laboratorijoje, esančioje „termoso“pastate.
Puikus kilogramas, išreikštas konstantomis, yra metrologo svajonė Foto: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
- Mes palyginame su kopijomis standartą kas penkerius metus, - sako kilogramo laikytojas Viktoras Snegovas. - Paskutinį kartą jie buvo lyginami su Paryžiaus standartu 1993 m. Ir 2013 m.
Bet net ir tokiomis sąlygomis Rusijos kilogramas „numetė svorio“. Iki šiol vienas mikrogramas su trijų mikrogramų matavimo paklaida. Tačiau jo prancūziška pirmtakė laikui bėgant tapo lengvesnė penkiasdešimt mikrogramų. Priežastis, mokslininkų teigimu, yra atomų judėjimas ir metalų dalelių mikrotransfera į atramas atliekant palyginimus.
Seifo atidarymas su kilogramu yra iškilminga ir sunki procedūra Foto: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
Ankstesnis pasaulinis kilogramo standartas buvo daug mažiau patikimas ir patogus: tai buvo kubinis decimetras distiliuoto vandens. Masės standartas nevalingai priklausė nuo ilgio standarto. Dabar yra vakuuminiai komparatoriai - itin modernios svarstyklės, kurios sugeba objektą suskaičiuoti pagal atomus.
Lygintuvas - svarstyklės, galinčios suskaičiuoti atomus Nuotrauka: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
„Klaidų ribose mūsų dabartinis kilogramas nepasikeitė, tačiau reikalavimai auga“, - sako Kirilas Gogolinsky. - Kyla ne tik tikslumo, bet ir kilogramo kaip tokio išsaugojimo bei atgaminimo problema.
43 Nulis
Besivystanti ekonomika ir pramonė reikalauja didinti skaičių po kablelio.
"Apibrėžti jau seniai reikia: tiksliosios pramonės šakos, tokios kaip farmakologija, aktyviai vystosi", - pažymi Aleksejus Abramovas. - Tačiau metrologijos indėlis į ekonomiką yra vienas procentas BVP.
Atsarginės masės standartas taip pat yra 125 metų. Nuotrauka: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
Pasaulio bendruomenė planuoja nuo žmogaus sukurtų standartų pereiti prie absoliučiai tikslių kvantinių verčių 2018 m.
„Yra du tarptautiniai projektai, skirti naujam kilogramo standartui“, - aiškina Viktoras Snegovas. - Pirmasis yra kilogramo nustatymas per Planko konstantą naudojant vadinamąsias vatų skales, kurios lygina mechaninę ir elektrinę energiją. Antrasis yra pastovaus Avogadro ir silicio sferos kelias.
Kilogramą turinčio silicio izotopo 28 rutulį galima supainioti su tokiu pačiu svoriu. Tačiau yra vienas svarbus skirtumas: mokslininkai žino, kiek atomų yra šiame rutulyje. Baisu sakyti, kad yra apie penkiasdešimt septilijonų vienetų (po penkių - 43 nuliai). Jei žmonija pereis iš svorio į sferą, bus atsakyta į klausimą, koks yra kilogramas: „Tai yra tiek daug silicio-28 atomų masė“. Palyginimai padės atkurti naujus standartus. Ir jokio metalo senėjimo, jokių neatitikimų.
Pagrindinis Rusijos kilogramas turi daug „palikuonių“pagamintas iš plieno Nuotrauka: Olegas KUZENKOVAS / kp.ru
- Silicis yra labai stabilus elementas: jis suyra po milijardų metų, jo oksidacijos sluoksnis yra minimalus, - aiškina mokslininkai. „Jis turi aiškią kristalinę struktūrą, todėl šlifuojant galima pasiekti tą patį skersmens atomų skaičių visomis kryptimis. Kamuolys yra optimaliausia forma.
Dabar pasaulyje yra apie šimtas tokių sferų. Pirmieji du kainavo du milijonus eurų: dvejus metus truko tik Australijoje vykusio gryniausio Rusijoje pagaminto silicio poliravimas.
ŠIUO METU:
Lomonosove atsiras technoparkas, kuriame bus sukurti nauji standartai
Kovodama dėl nepriklausomybės nuo importo Rusija „spaudžia“metrologiją. Remiantis Mendelejevo tyrimų institutu Lomonosove, atsiras technoparkas, kuriame jie sukurs naujus standartus ir sukurs automatines matavimo sistemas.
„Technoparkas apjungs Rusijos matavimo įrangos kūrėjus ir gamintojus bei„ Rosstandart “kompetenciją“, - sako Mendelejevo vardu pavadinto VNIIM investicinių projektų skyriaus vadovas Andrejus Khovanskiy. - Mes planuojame visiškai neįtraukti importo. Jei dabar jis yra 89 proc., Tai iki 2020 m. Jis bus mažiausiai penkiasdešimt.
VNIIM pavadintas Mendelejevo vardu / kp.ru
Technoparkas visiškai veiks 2022 m. Dabar 35,5 ha plote yra aštuoniolika pastatų, įskaitant unikalius pastatus: triukšmo slopinančius pastatus, požemines laboratorijas. Tiesa, jiems reikia remonto. Pirmojo etapo metu vietoje atsiras penki pramoniniai pastatai, logistikos kompleksas, biurų pastatas ir trys gyvenamieji pastatai nerezidentų specialistams.
Projektavimas užtruks metus, remontas ir statyba - dar du. Viskam reikia 9,1 milijardo rublių.
VNIIM pavadintas Mendelejevo vardu / kp.ru
Pirmiausia technoparke bus nagrinėjamos automatizuotos matavimo sistemos ekologijos srityje. Planuose taip pat numatyti elektrocheminiai medicinos matavimai, „išmaniųjų“kibernetinių-fizinių sistemų metrologija, dujų ir naftos chemijos komplekso metrologija. Ir tuo pačiu - atskaitos bazės kūrimas. Be to, gyventojai tai darys tik naudodamiesi savo įranga.
„Aptariame mokesčių lengvatas technoparkams“, - sako Sankt Peterburgo pramonės ir inovacijų komiteto pirmininkas Maximas Meiksinas. - Matavimo įrangos sukūrimas ir viskas, kas su tuo susiję, bus įtraukta į veiklos rūšių, kurioms bus nustatyti nuliniai mokesčių tarifai, sąrašą.
Apie dešimt organizacijų jau yra pasirengusios dirbti technoparke. Smolny tiki, kad „Lomonosovo technoparkas“taps „rimtu proveržio projektu“.
Anna POSLYANOVA