I tillegg til den verdifulle kiloen, har Mendeleev Research Institute i St. Petersburg en standardmåler, ampere og kelvin
Hva ville livet vårt blitt om måleenhetene plutselig forsvant - alle disse voltene, gramene, kelvinene? Verken se på TV eller gå i butikken eller kle deg etter været. Og dette er fortsatt blomster.
- Enhver mottakelse av informasjon - visuell, tekstlig, auditiv - er faktisk en måling: når vi skiller ord, symboler, bilder, sammenligner vi dem med noe, - forklarer Kirill Gogolinsky, direktør for Mendeleev All-Russian Scientific Research Institute of Metrology. - Nøyaktigheten av målingene bestemmer nivået på den økonomiske utviklingen i staten og tempoet i utviklingen.
STOR SYV
Metrologi, en vitenskap som sikrer ensartethet i målingene, hjelper til med å snakke det samme språket til hele verden. Hvis ikke for henne, kunne menneskeheten ikke organisere handel, etablere arbeidet med teknisk kommunikasjon, til og med montere en bil.
Mendeleev Institute - vuggen til russisk metrologi Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Utførelsen av tiltaket er enten en innretning (for eksempel en linjal) eller et objekt (samme vekt). Enheter og gjenstander som det lages mange kopier av, kalles standarder. Hver stat søker å lage så mange standarder som mulig og bruke de høyeste teknologiene for dette, for ikke å gå til naboene eller til Frankrike for den ideelle vekten hver gang (verdens viktigste kilo er lagret der).
Kampanjevideo:
- I dag i vårt land er det 164 standarder, - forklarer lederen av Rosstandart Alexei Abramov. - Russland er et av de fem landene som aktivt fremmer metrologi.
Noen av standardene er lagret i en “ termos ”, en bygning inne i en bygning Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
54 av 164 standarder oppbevares ved Research Institute of Mendeleev, “vuggen til russisk metrologi”. Alle standarder i verden er født fra syv grunnleggende mengder: meter (lengde), kilo (masse), andre (tid), ampere (elektrisk strøm), kelvin (temperatur), mol (mengde stoff) og candela (lysstyrke).
Statlige standarder er en nasjonal skatt. Men denne fantastiske sju er den mest verdifulle blant dem. Og fire mål - meter, ampere, kelvin og kilo - lagres i St. Petersburg.
BEST PÅ JORDEN
- Vi er de beste i verden innen kelvin! - sier instituttet. - Innenlandske utviklinger er i stand til å utvide området opp til 3473 grader Kelvin og redusere reproduksjonsfeilen med en og en halv til to ganger.
Kelvin inntar et halvt rom Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Null på Kelvin-skalaen tilsvarer minus 273 grader Celsius. Temperaturstandarden ser langt fra ut som et termometer: en installasjon av de mest komplekse varmeutslippene, mange linser, to helt svarte kropper og flere datamaskiner, basert på kvanteeffekter, tar et halvt rom. Sytti prosent av delene er russiske.
Rommet der kelvin "bor" holdes ved konstant temperatur: selv et kort opphold av et selskap av mennesker i laboratoriet påvirker avlesningene.
Temperaturmålingen består av mange emittere og linser Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Nå sammenligner vi kelvinen vår med japanerne, - forklarer keeperen til kelvin Anatoly Pokhodun. - Selve prosessen tar mye tid: å sammenligne på et tidspunkt - omtrent to timer, og likevel er det nødvendig i mange. En person kan ikke gjøre det. Det tok ti år å forberede seg på denne sammenligningen.
KALDT PAR
Kongen blant elektriske mengder er ampere. Men sakte er det en omorientering til kvantestandarder for volt (spenning) og ohm (motstand). Volt "bor" i en kompleks installasjon plassert i et skjermet rom. Målingene utføres ved ekstremt lave temperaturer.
- De laveste temperaturene brukes når man gjengir spesielle elektriske mengder, - forklarer målvakten til Alexander Katkov. - Temperaturene når millikelvin. De termiske vibrasjonene til atomene i dem er så små at de ikke ødelegger materialets elektriske egenskaper. Volt ved fire kelvin måles med en nøyaktighet på ti til minus ellevte kraft.
Slik ser referansespenningen ut Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
I hovedsak er en volt en mikrokrets innebygd i flytende helium. "Vi har utviklet verdens eneste bærbare voltstandard," bemerker Kirill Gogolinsky. - Ved hjelp av det ble det gjennomført internasjonale sammenligninger, og vi viste de beste resultatene i verden.
Ohm foretrekker også ekstrem kulde. Motstanden kan spores bokstavelig talt av ett elektron.
- Et av problemene er det nåværende magnetfeltet, - sier keeper av ohm Yuri Semenov. - Det er ikke lett å få mikrostrukturer ut av det. Men vi må måle nanomengder.
… Og så - å Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Det er et steinbord midt på Volt sitt laboratorium. Men dette er ikke bare et møbel: det er … toppen av et tre-etasjes 750-tonns fundament av en egen bygning som ligger i bygningen. Betong "termos" er uavhengig av ytterveggene. Tross alt, ikke den minste vibrasjonen - fra den travle Moskovsky Prospekt, fra den nærliggende Tekhnologichesky Institut metrostasjonen, fra trikkene som kjører på Zagorodnoye - skal ikke nå det hellige, opp til et kilo.
"THINKING" OG "BLIR GAMLE"
Hvis standardene for de seks grunnleggende måleenhetene er basert på fysiske konstanter og ikke er avhengige av "jern", er kiloen den siste standardgjenstanden. Det er, selv om det er perfekt, men et objekt.
Ingen hetter og trakter kan redde metall fra å “ miste vekt ” Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
"Verdensstandarden for kiloet er en vekt som lagres i Sevres nær Paris," forklarer Gogolinsky. - Det er kopier av det i alle metrologiske institutter i verden. Situasjonen er denne: hvis du stjeler primærkilogrammet i Frankrike, vil hele verden miste ett kilo.
Den viktigste russiske kiloen (og den ekstra tvillingbroren) er 125 år gammel. Det er en vekt laget av en legering av platina og iridium med en høyde og diameter på 39 millimeter. Et kilo lagres under en lufttett hette i en safe bak tre låser i en egen bunker i et laboratorium med en viss luftfuktighet og temperatur, som ligger i "termos" -bygget.
Det perfekte kiloet uttrykt i form av konstanter er en metrologdrøm. Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Vi tar ut standarden hvert femte år for sammenligning med kopier, - sier kiloholderen Viktor Snegov. - Sist de ble sammenlignet med den parisiske standarden var i 1993 og 2013.
Men selv under slike forhold "mistet den russiske kilo". Så langt ett mikrogram med en målefeil på tre mikrogram. Men den franske stamfaren ble over tid lettere med femti mikrogram. Årsaken, forskere antyder, er bevegelsen av atomer og mikrotransfer av metallpartikler til bærerne under sammenligninger.
Å åpne en safe med et kilo er en høytidelig og møysommelig prosedyre. Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Den forrige verdensstandarden for kiloet var mye mindre pålitelig og praktisk: det var en kubikkdecimeter destillert vann. Massestandarden var ufrivillig avhengig av lengden på lengden. Nå er det vakuumkomparatorer - ultramoderne skalaer som er i stand til å telle et objekt av atomer.
Comparator - skalaer som kan telle atomer Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
"Innenfor feilmarginen har ikke vårt nåværende kilo endret seg, men kravene vokser," sier Kirill Gogolinsky. - Det er et problem ikke bare med nøyaktighet, men også med bevaring og reproduksjon av kiloet som sådan.
43 NULL
Den utviklende økonomien og industrien krever å øke antall desimaler.
"Omdefinisjonen er for lengst forsinket: presisjonsindustrier, som farmakologi, utvikler seg aktivt," bemerker Alexey Abramov. - Men metrologiens bidrag til økonomien er en prosent av BNP.
Reservemassestandarden er også 125 år gammel Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Verdenssamfunnet planlegger å gå fra menneskeskapte standarder til helt presise kvanteverdier i 2018.
"Det er to internasjonale prosjekter dedikert til den nye standarden for kilo," forklarer Viktor Snegov. - Den første er bestemmelsen av kiloet gjennom Planck-konstanten ved bruk av de såkalte watt-skalaene, som sammenligner mekanisk og elektrisk energi. Den andre er banen til konstant Avogadro og silisiumsfæren.
En kilo kule av silisiumisotop 28 kan forveksles med samme vekt. Men det er en viktig forskjell: forskere vet hvor mange atomer som er i denne ballen. Det er forferdelig å si at det er omtrent femti septillionbiter (etter fem - 43 null). Hvis menneskeheten beveger seg fra en vekt til en kule, vil spørsmålet om hva et kilo er bli besvart: "Dette er massen av så mange silisium-28 atomer." Komparatorer vil bidra til å gjengi nye standarder. Og ingen aldring av metallet, ingen avvik.
Russlands hovedkilogram har mange “ avkom ” laget av stål Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Silisium er et veldig stabilt element: det forfaller etter milliarder av år, dets oksidasjonslag er minimalt, forklarer forskerne. “Den har en klar krystallstruktur, slik at sliping kan oppnå samme antall atomer i diameter i alle retninger. Ballen er den mest optimale formen.
Det er omtrent hundre slike kuler i verden nå. De to første kostet to millioner euro: bare polering av det reneste russisk-produserte silisiumet, som fant sted i Australia, varte i to år.
PÅ DENNE TIDEN:
En teknopark vil dukke opp i Lomonosov, der nye standarder vil bli opprettet
I kampen for uavhengighet fra import, "presser" Russland på metrologi. Et teknopark vil dukke opp på grunnlag av Mendeleev Research Institute i Lomonosov, der de vil lage nye standarder og utvikle automatiske målesystemer.
"Technopark vil forene russiske utviklere og produsenter av måleutstyr og kompetansen til Rosstandart," sier Andrey Khovanskiy, leder for investeringsprosjektavdelingen ved VNIIM oppkalt etter Mendeleev. - Vi planlegger en fullstendig utelukkelse av import. Hvis det nå er 89 prosent, vil det innen 2020 være minst femti.
VNIIM oppkalt etter Mendeleev / kp.ru
Teknoparken vil være fullt operativt i 2022. Nå på stedet på 35,5 hektar er det atten bygninger, inkludert unike bygninger: støyimmune bygninger, underjordiske laboratorier. Det er sant at de trenger reparasjoner. I løpet av den første fasen vises fem industribygg, et logistikkompleks, en kontorbygning og tre boligbygg for spesialister utenfor utlandet.
Design vil ta et år, reparasjon og konstruksjon ytterligere to. Alt trenger 9,1 milliarder rubler.
VNIIM oppkalt etter Mendeleev / kp.ru
Først og fremst vil teknoparken håndtere automatiserte målesystemer innen økologi. Planene inkluderer elektrokjemiske målinger for medisin, metrologi av "smarte" cyber-fysiske systemer, metrologi av gassen og petrokjemisk kompleks. Og samtidig - utviklingen av referansebasen. Dessuten vil innbyggerne bare gjøre dette på eget utstyr.
"Vi diskuterer en pakke med skatteincitamenter for teknoparker," sier Maxim Meiksin, styreleder for komiteen for industri og innovasjon i St. Petersburg. - Opprettelse av måleutstyr og alt som er knyttet til det, vil bli inkludert i listen over aktiviteter som avgiftssatser vil bli nullstillt for.
Omtrent ti organisasjoner er allerede klare til å jobbe i teknoparken. Smolny tror at Lomonosov Technopark vil bli et "seriøst gjennombruddsprosjekt."
Anna POSLYANOVA
