Arvokkaan kilon lisäksi Pietarissa sijaitsevassa Mendelejevin tutkimuslaitoksessa on vakiomittari, ampeeri ja kelvin
Miksi elämämme muuttuisi, jos mittayksiköt yhtäkkiä katoaisivat - kaikki nämä voltit, grammat, kelvin? Älä katso televisiota, älä mene kauppaan äläkä pukeudu sään mukaan. Ja nämä ovat edelleen kukkia.
- Tietojen vastaanottaminen - visuaalinen, tekstinen, auditiivinen - on itse asiassa mittaus: kun erotamme sanat, symbolit, kuvat, verrataan niitä johonkin, kertoo Mendelejevin koko Venäjän metrologisen tieteellisen tutkimuslaitoksen johtaja Kirill Gogolinsky. - Mittausten tarkkuus määrää valtion taloudellisen kehityksen tason ja kehityksen vauhdin.
Hieno seitsemän
Metrologia, tiede, joka varmistaa mittausten yhdenmukaisuuden, auttaa puhumaan samaa kieltä koko maailmalle. Jos ei häntä, ihmiskunta ei voisi järjestää kauppaa, perustaa teknisen viestinnän työtä, jopa koota autoa.
Mendelejev-instituutti - Venäjän metrologian kehto Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Mitan suoritusmuoto on joko laite (esimerkiksi viivain) tai esine (sama paino). Laitteita ja esineitä, joista tehdään useita kopioita, kutsutaan standardeiksi. Jokainen valtio pyrkii luomaan mahdollisimman monta standardia ja soveltamaan tähän korkeinta tekniikkaa, jotta ei mennä naapureiden tai Ranskan puoleen ihanteellisen painon kanssa joka kerta (maailman pääkilogramma varastoidaan sinne).
Mainosvideo:
- Maassamme on tänään 164 standardia, - kertoo Rosstandartin johtaja Aleksei Abramov. - Venäjä on yksi viidestä maasta, jotka aktiivisesti edistävät metrologiaa.
Osa standardeista on tallennettu “ termospulloihin ”, rakennuksen sisällä olevaan rakennukseen Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
54 standardia 164: stä pidetään Mendelejevin tutkimuslaitoksessa, "Venäjän metrologian kehdossa". Kaikki maailman standardit syntyvät seitsemästä perusmäärästä: metri (pituus), kilogramma (massa), toinen (aika), ampeeri (sähkövirta), kelvin (lämpötila), mooli (aineen määrä) ja kandela (valovoima).
Valtion standardit ovat kansallinen aarre. Mutta tämä upea seitsemän on arvokkain joukossa. Ja neljä mittaria, metri, ampeeri, kelvin ja kilogramma - varastoidaan Pietariin.
PARAS MAASSA
- Olemme kelvinissä maailman parhaat! - sanovat instituutti. - Kotimaan kehitys pystyy laajentamaan aluetta jopa 3473 Kelvin-asteeseen ja vähentämään lisääntymisvirheitä puolitoista - kahteen kertaan.
Kelvin vie puolet huoneesta Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Nolla Kelvin-asteikolla on miinus 273 celsiusastetta. Lämpötilastandardi ei ole kaukana lämpömittarista: monimutkaisimpien lämpösäteilijöiden, erilaisten linssien, kahden täysin mustan rungon ja useiden kvanttiefekteihin perustuvien tietokoneiden asennus vie puolet huoneesta. Seitsemänkymmentä prosenttia osista on venäläisiä.
Huone, jossa kelvin "elää", pidetään vakiolämpötilassa: jopa ihmisten seuran lyhyt oleskelu laboratoriossa vaikuttaa lukemiin.
Lämpötilamitta koostuu monista lähteistä ja linsseistä Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Nyt verrataan kelvineitämme japanilaisten kanssa, - selittää kelvinin pitäjä Anatoly Pokhodun. - Itse prosessi vie paljon aikaa: vertailu yhdessä vaiheessa - noin kaksi tuntia, ja silti se on välttämätöntä monissa. Yksi henkilö ei voi tehdä sitä. Vertailun valmistelu kesti kymmenen vuotta.
KYLMÄ PARI
Kuningas sähkömäärien joukossa on ampeeria. Mutta hitaasti tapahtuu suuntaus voltin (jännite) ja ohmin (vastus) kvanttistandardeihin. Volt "asuu" monimutkaisessa asennuksessa, joka on sijoitettu suojattuun huoneeseen. Mittaukset suoritetaan erittäin matalissa lämpötiloissa.
- Alhaisimpia lämpötiloja käytetään toistettaessa erityisiä sähkömääriä, kertoo voltin pitäjä Alexander Katkov. - Lämpötilat saavuttavat millikelviinin. Niissä olevien atomien lämpövärähtelyt ovat niin pieniä, etteivät ne tuhoa materiaalien sähköisiä ominaisuuksia. Voltit neljällä kelviinillä mitataan kymmenen tarkkuudella miinus yhdestoista teho.
Lähes näin näyttää vertailujännite Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Pohjimmiltaan voltti on mikropiiri upotettuna nestemäiseen heliumiin. "Olemme kehittäneet maailman ainoan kannettavan voltin standardin", toteaa Kirill Gogolinsky. - Sen avulla tehtiin kansainvälisiä vertailuja, ja osoitimme maailman parhaat tulokset.
Ohm mieluummin myös erittäin kylmää. Vastus voidaan jäljittää kirjaimellisesti yhdellä elektronilla.
- Yksi ongelmista on magneettikentän läsnäolo, sanoo ohmin vartija Juri Semenov. - Siitä ei ole helppo saada mikrorakenteita. Mutta meidän on mitattava nanomääriä.
… Ja niin - oi Valokuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Keskellä Voltin laboratoriota on kivipöytä. Mutta tämä ei ole vain huonekalu: se on … rakennuksen sisällä olevan erillisen rakennuksen kolmikerroksisen 750 tonnin perustuksen huippu. Betoni "termos" on riippumaton ulkoseinistä. Loppujen lopuksi pienintäkään tärinää - vilkkaalta Moskovsky Prospektilta, läheiseltä Tekhnologichesky Institut -metroasemalta, Zagorodnoyella kulkevilta raitiovaunuilta - ei pitäisi saavuttaa pyhien pyhien, enintään kiloa.
"Ajattelu" ja "vanhenee"
Jos kuuden perusyksikön standardit perustuvat fyysisiin vakioihin eivätkä ole riippuvaisia raudasta, kilogramma on viimeinen standardiartefakti. Eli vaikka täydellinen, mutta esine.
Mikään korkki ja suppilo eivät voi säästää metallia painonpudotuksesta Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
"Kilogramman maailmanlaajuinen standardi on paino, joka varastoidaan Sevresiin Pariisin lähellä", Gogolinsky selittää. - Siitä on kopioita maailman metrologisissa laitoksissa. Tilanne on seuraava: jos varastat ensisijaisen kilogramman Ranskassa, koko maailma menettää yhden kilogramman.
Venäjän pääkilo (ja sen varakaksoisveli) on 125 vuotta vanha. Se on platinan ja iridiumin seoksesta valmistettu paino, jonka korkeus ja halkaisija on 39 millimetriä. Kiloa säilytetään ilmatiiviiden korkkien alla kolmella lukolla varustetussa kassakaapissa erillisessä bunkkerissa laboratoriossa, jolla on tietty kosteus ja lämpötila, joka sijaitsee "termospäällysteessä".
Täydellinen kilogramma vakioina ilmaistuna on metrologin unelma Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Otamme standardin viiden vuoden välein vertailtavaksi kopioihin, - sanoo kilon pitäjä Viktor Snegov. - Viimeksi niitä verrattiin Pariisin standardiin vuonna 1993 ja 2013.
Mutta jopa tällaisissa olosuhteissa venäläinen kilogramma "menetti painoa". Toistaiseksi yksi mikrogramma, jonka mittausvirhe on kolme mikrogrammaa. Mutta sen ranskalainen esivanhempi muuttui ajan myötä kevyemmäksi viisikymmentä mikrogrammaa. Syy, tutkijoiden mukaan, on atomien liike ja metallihiukkasten mikrosiirto alustoihin vertailun aikana.
Kilogramman sisältävän kassakaapin avaaminen on juhlallinen ja työläs menettely Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Aikaisempi kilogramman maailmanlaajuinen standardi oli paljon vähemmän luotettava ja kätevä: se oli kuutiometriä tislattua vettä. Massan standardi riippui tahattomasti pituuden standardista. Nyt on vakuumivertailijoita - ultramodernit asteikot, jotka pystyvät laskemaan kohteen atomien perusteella.
Vertailija on vaaka, joka voi laskea atomeja Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
"Virhemarginaalin sisällä nykyinen kilomme ei ole muuttunut, mutta vaatimukset kasvavat", sanoo Kirill Gogolinsky. - Ongelmana ei ole vain tarkkuus, vaan myös kilogramman säilyminen ja lisääntyminen sinänsä.
43 NOLLA
Kehittyvä talous ja teollisuus edellyttävät desimaalien määrän lisäämistä.
"Määritelmä on jo kauan myöhässä: tarkkuusteollisuus, kuten farmakologia, kehittyy aktiivisesti", toteaa Alexey Abramov. - Mutta metrologian osuus taloudesta on prosentti BKT: stä.
Varamassastandardi on myös 125 vuotta vanha. Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Maailman yhteisö aikoo siirtyä ihmisen tekemistä standardeista ehdottoman tarkkoihin kvanttiarvoihin vuonna 2018.
"Kilogramman uudelle standardille on omistettu kaksi kansainvälistä hanketta", selittää Viktor Snegov. - Ensimmäinen on kilogramman määrittäminen Planckin vakion avulla ns. Watti-asteikolla, joka vertaa mekaanista ja sähköenergiaa. Toinen on vakion Avogadron ja piipallon polku.
Kilopalloinen pii-isotooppi 28 voidaan erehtyä samaksi painoksi. Mutta on yksi tärkeä ero: tutkijat tietävät, kuinka monta atomia tässä pallossa on. On kauheaa sanoa, että on noin viisikymmentä septillion kappaletta (viiden jälkeen - 43 nollaa). Jos ihmiskunta siirtyy painosta palloon, vastataan kysymykseen kilogramman suuruudesta: "Tämä on niin monen pii-28-atomin massa." Vertailijat auttavat toistamaan uusia standardeja. Eikä metallin ikääntyminen, ei eroja.
Venäjän pääkilogrammalla on monia “ jälkeläisiä ” terästä Kuva: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Pii on erittäin vakaa alkuaine: se hajoaa miljardien vuosien jälkeen, sen hapettumiskerros on minimaalinen - tutkijat selittävät.”Sillä on selkeä kristallirakenne, joten jauhamalla voidaan saavuttaa sama määrä halkaisijaltaan atomia kaikkiin suuntiin. Pallo on optimaalisin muoto.
Tällä hetkellä maailmassa on noin sata tällaista palloa. Kaksi ensimmäistä maksoi kaksi miljoonaa euroa: vain puhtaimman Venäjällä valmistetun piin kiillotus, joka tapahtui Australiassa, kesti kaksi vuotta.
TÄLLÄ HETKELLÄ:
Lomonosoviin ilmestyy teknopark, jossa luodaan uusia standardeja
Taistelussa riippumattomuudesta tuonnista Venäjä "painaa" metrologiaa. Lomonosovin Mendelejevin tutkimuslaitoksen pohjalta ilmestyy teknopark, jossa he luovat uusia standardeja ja kehittävät automaattisia mittausjärjestelmiä.
"Technopark yhdistää venäläiset mittauslaitteiden kehittäjät ja valmistajat sekä Rosstandartin osaamisen", sanoo Mendelejevin nimisen VNIIM: n sijoitusprojektiosaston johtaja Andrey Khovanskiy. - Suunnittelemme tuonnin täydellistä poissulkemista. Jos nyt se on 89 prosenttia, niin vuoteen 2020 mennessä se on vähintään viisikymmentä.
VNIIM nimetty Mendelejevin / kp.ru mukaan
Technopark on täysin toimintavalmis vuonna 2022. Nyt 35,5 hehtaarin alueella on kahdeksantoista rakennusta, mukaan lukien ainutlaatuiset rakennukset: meluherkät rakennukset, maanalaiset laboratoriot. Totta, he tarvitsevat korjauksia. Ensimmäisen vaiheen aikana paikalle ilmestyy viisi teollisuusrakennusta, logistiikkakompleksi, toimistorakennus ja kolme asuinrakennusta ulkomaisille asiantuntijoille.
Suunnittelu kestää vuoden, korjaus ja rakentaminen vielä kaksi. Kaikki tarvitsee 9,1 miljardia ruplaa.
VNIIM nimetty Mendelejevin / kp.ru mukaan
Ensinnäkin technopark käsittelee automaattisia mittausjärjestelmiä ekologian alalla. Suunnitelmat sisältävät elektrokemialliset mittaukset lääketieteelle, "älykkäiden" kyberfysikaalisten järjestelmien metrologian, kaasu- ja petrokemian kompleksin metrologian. Ja samaan aikaan - vertailupohjan kehittäminen. Lisäksi asukkaat tekevät tämän vain omilla laitteillaan.
"Keskustelemme teknoparkkien verokannustimista", sanoo Pietarin teollisuus- ja innovaatiokomitean puheenjohtaja Maxim Meiksin. - Mittauslaitteiden luominen ja kaikki siihen liittyvä sisällytetään luetteloon toiminnoista, joiden verokannat nollataan.
Noin kymmenen organisaatiota on jo valmiita työskentelemään teknoparkissa. Smolny uskoo, että Lomonosov Technoparkista tulee "vakava läpimurto-projekti".
Anna POSLYANOVA