Оригинальный килограмм - маленький четырехсантиметровый цилиндр из платины и иридия, который с 1889 года находился под тремя стеклянными колоколами в сейфе под Парижем - становится все легче и легче. Он потерял 50 миллионов грамм за сто лет. Поскольку все весы во всем мире относятся к этому уникальному продукту, люди повсюду, пусть даже минимально, весят неправильно. Потому что, хотя исходный килограмм становится легче, идентичные копии прототипа остаются стабильными во всем мире - что, однако, поскольку исходный килограмм является мерой всех вещей, теоретически означает, что они постепенно становятся тяжелее. Необходим новый стандарт, который никогда не изменится, не будет поврежден или даже потерян.
Принцип компенсации электромагнитной силы
В 2018 году на 26-й Генеральной конференции в Париже будет принят новый «килограмм» весов и мер, который больше не определяется объектом, физической массой, а константой природы: постоянной Планка. Высокоточный непрерывно измеряемый баланс Планка, разработанный ТУ Ильменау и Physikalisch-Technische Bundesanstalt, работает по принципу электромагнитной компенсации силы. Проще говоря, взвешиваемая масса взвешивается на одной стороне весов электрической силой на другой стороне. Эта электрическая сила неразрывно связана с постоянной Планка и, таким образом, может быть непосредственно приписана новому определению килограмма.
Первый в своем роде самокалибрующийся измерительный прибор
Поскольку весы являются первым самокалибрующимся измерительным прибором в своем роде, стандарты массы, которые ранее служили эталонными массами для калибровки весов, не требуются. Еще одним преимуществом шкалы Планка является большой диапазон измерений: от одного миллиграмма до одного килограмма. Первый опытный образец весов будет доступен в конце этого года.
Институт измерения процессов и сенсорных технологий в Университете Ильменау, который отвечает за разработку шкалы Планка под научной ответственностью профессора Томаса Фрелиха, является мировым лидером в области промышленной силовой и весовой технологии и технологии лазерных измерений с точностью до нанометра. За последние десять лет здесь были разработаны измерительные приборы, которые считались «самой точной шкалой в мире». Знания, полученные в результате разработки так называемого прототипа-компаратора весом 1 кг, были непосредственно включены в исследования в масштабе Планка. Этот высокоточный компаратор массы уже используется в государственных метрологических институтах по всему миру для сравнения прототипов в килограммах.
Планковские весы как промышленная версия ваттных весов
Будучи ведущим в мире метрологическим институтом, Physikalisch-Technische Bundesanstalt играет ключевую роль в переопределении килограмма и помогает поставить всю международную систему единиц со всеми ее физическими величинами на основе неизменных природных констант. Чтобы переопределить килограмм на основе естественных постоянных, во всем мире следуют два пути: эксперимент Авогадро, в котором определяется количество атомов в почти идеальном кристалле, сфере из изотопически чистого кремния. А шкала Ватта, которая, как и шкала Планка, компенсирует вес массы в гравитационном поле Земли электромагнитной силой. Значение постоянной Планка определяется для обоих экспериментов, так что оба подхода встречаются на целевой линии. В то время как PTB в основном идет по кремниевой сфере, другие метрологические институты, такие как Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) и Канадский национальный исследовательский совет (NRC), поддерживают баланс мощности. Чтобы в будущем обеспечить промышленность весами в соответствии с обоими стандартами, PTB в настоящее время разрабатывает весы Planck как промышленную версию весов в ваттах вместе с TU Ilmenau. (Ага)Совместно с TU Ilmenau PTB в настоящее время разрабатывает весы Planck как промышленную версию ваттных весов. (Ага)Совместно с TU Ilmenau PTB в настоящее время разрабатывает весы Planck как промышленную версию ваттных весов. (Ага)