Okrem cenného kilogramu má Mendelejevov výskumný ústav v Petrohrade štandardný meter, ampér a kelvin
Čo by sa zmenilo na náš život, keby náhle zmizli jednotky merania - všetky tieto volty, gramy, kelviny? Ani pozerať televíziu, ani ísť do obchodu, ani sa obliecť do počasia. A to sú stále kvety.
- Akýkoľvek príjem informácií - vizuálnych, textových, zvukových - je v skutočnosti meradlom: keď rozlišujeme slová, symboly, obrázky, porovnávame ich s niečím, - vysvetľuje Kirill Gogolinsky, riaditeľ Mendelovevovho ruského výskumného ústavu metrológie. - Presnosť meraní určuje úroveň ekonomického rozvoja štátu a tempo jeho vývoja.
SKVELÁ SEDEM
Metrológia, veda, ktorá zaisťuje jednotnosť meraní, pomáha hovoriť rovnakým jazykom do celého sveta. Keby nebolo jej, ľudstvo by nemohlo organizovať obchod, nadviazať prácu inžinierskych komunikácií, dokonca ani zostaviť auto.
Mendelejevov inštitút - kolíska ruskej metrológie Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Stelesnením miery je buď zariadenie (napríklad pravítko), alebo predmet (rovnakej hmotnosti). Zariadenia a predmety, z ktorých sa vyrába veľa kópií, sa nazývajú štandardy. Každý štát sa snaží vytvoriť čo najviac štandardov a uplatniť na to najvyššie technológie, aby zakaždým nešiel k susedom alebo do Francúzska po ideálnu váhu (je tam uložený hlavný kilogram sveta).
Propagačné video:
- Dnes v našej krajine existuje 164 noriem, - vysvetľuje šéf Rosstandart Alexej Abramov. - Rusko je jednou z piatich krajín, ktoré aktívne propagujú metrológiu.
Niektoré štandardy sú uložené v „termoske“, budove vo vnútri budovy Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
54 zo 164 štandardov sa uchováva vo Výskumnom ústave Mendelejeva, ktorý je „kolískou ruskej metrológie“. Všetky svetové normy sa rodia zo siedmich základných veličín: meter (dĺžka), kilogram (hmotnosť), druhý (čas), ampér (elektrický prúd), kelvin (teplota), mol (množstvo látky) a kandela (svietivosť).
Štátne normy sú národným pokladom. Ale táto nádherná sedmička je z nich najcennejšia. A štyri miery - meter, ampér, kelvin a kilogram - sú uložené v Petrohrade.
NAJLEPŠIE NA ZEMI
- Sme najlepší na svete v kelvine! - hovoria inštitút. - Domáci vývoj dokáže rozšíriť rozsah až na 3 473 stupňov Kelvina a znížiť chybu v reprodukcii jeden a pol až dvakrát.
Kelvin zaberá pol miestnosti Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Nula na Kelvinovej stupnici sa rovná mínus 273 stupňov Celzia. Teplotný štandard zďaleka nevyzerá ako teplomer: inštalácia najkomplexnejších tepelných žiaričov, rôznych šošoviek, dvoch absolútne čiernych telies a niekoľkých počítačov na základe kvantových efektov zaberie pol miestnosti. Sedemdesiat percent častí sú ruské.
Miestnosť, kde kelvin „žije“, je udržiavaná na konštantnej teplote: aj krátke trvanie spoločnosti v laboratóriu ovplyvňuje hodnoty.
Merač teploty sa skladá z mnohých žiaričov a šošoviek Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Teraz porovnávame náš kelvin s Japoncami, - vysvetľuje strážca kelvina Anatolij Pokhodun. - Samotný proces trvá veľa času: porovnávať v jednom okamihu - asi dve hodiny, a napriek tomu je v mnohých prípadoch nevyhnutné. Jeden človek to nedokáže. Príprava na toto porovnanie trvala desať rokov.
STUDENÝ PÁR
Kráľom medzi elektrickými veličinami je ampér. Ale pomaly dochádza k preorientovaniu na kvantové štandardy voltu (napätie) a ohmu (odpor). Volt „žije“v zložitej inštalácii umiestnenej v tienenej miestnosti. Merania sa uskutočňujú pri veľmi nízkych teplotách.
- Pri reprodukcii špeciálnych elektrických veličín sa používajú najnižšie teploty, - vysvetľuje držiteľ voltu Alexander Katkov. - Teploty dosahujú milikelvinov. V nich sú tepelné vibrácie atómov také malé, že nezničia elektrické vlastnosti materiálov. Volty pri štyroch Kelvinoch sa merajú s presnosťou na desať až mínus jedenásty výkon.
Približne takto vyzerá referenčný volt Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Volt je v podstate mikroobvod zaliaty v tekutom héliu. „Vyvinuli sme jediný prenosný voltový štandard na svete,“poznamenáva Kirill Gogolinsky. - Pomocou neho sa uskutočnili medzinárodné porovnania a my sme dosiahli najlepšie výsledky na svete.
Ohm tiež preferuje extrémny chlad. Odpor je možné vysledovať doslova pomocou jedného elektrónu.
- Jedným z problémov je súčasné magnetické pole, - hovorí strážca ohmu Jurij Semenov. - Nie je ľahké z neho dostať mikroštruktúry. Musíme však zmerať nanomnožstvá.
… A tak - ach Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Uprostred Voltovho laboratória je kamenný stôl. Ale to nie je len kus nábytku: to je … vrchol trojposchodového 750-tonového základu samostatnej budovy v budove. Betónová „termoska“je nezávislá od vonkajších stien. Koniec koncov, ani najmenšia vibrácia - z rušného Moskovského prospektu, z neďalekej stanice metra Tekhnologichesky institut, z električiek jazdiacich po Zagorodnoye - by nemala dosiahnuť svätú svätyňu, a to až do kilogramu.
„MYSLENIE“A „STARÍ SA“
Ak štandardy šiestich základných meracích jednotiek vychádzajú z fyzikálnych konštánt a nezávisia od „železa“, potom je kilogram posledným štandardným artefaktom. Teda síce dokonalý, ale objekt.
Žiadne kryty a násypky nemôžu zachrániť kov pred „chudnutím“Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
„Svetovým štandardom pre kilogram je hmotnosť uložená v Sevres neďaleko Paríža,“vysvetľuje Gogolinsky. - Existujú jeho kópie vo všetkých metrologických ústavoch sveta. Situácia je taká: ak ukradnete hlavný kilogram vo Francúzsku, potom celý svet stratí jeden kilogram.
Hlavné ruské kilo (a jeho náhradné dvojča) má 125 rokov. Jedná sa o závažie vyrobené zo zliatiny platiny a irídia s výškou a priemerom 39 milimetrov. Kilogram je uložený pod vzduchotesnou čiapočkou v trezore s tromi zámkami v samostatnom bunkri v laboratóriu s určitou vlhkosťou a teplotou, ktoré sa nachádza v budove „termosky“.
Perfektný kilogram vyjadrený ako konštanty je sen metrológa Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Štandard vyberáme každých päť rokov na porovnanie s kópiami, - hovorí strážca kilogramu Viktor Snegov. - S parížskym štandardom sa porovnávali naposledy v rokoch 1993 a 2013.
Ale aj za takýchto podmienok ruský kilogram „schudol“. Zatiaľ jeden mikrogram s chybou merania tri mikrogramy. Ale jeho francúzsky predok sa časom stal ľahším o päťdesiat mikrogramov. Vedci naznačujú, že dôvodom je pohyb atómov a mikrotransfer kovových častíc na podložky počas porovnávania.
Otvorenie trezoru s kilogramom je slávnostný a namáhavý postup Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Predchádzajúci svetový štandard pre kilogram bol oveľa menej spoľahlivý a pohodlný: bol to kubický decimeter destilovanej vody. Štandard hmotnosti mimovoľne závisel od štandardu dĺžky. Teraz existujú vákuové komparátory - ultramoderné váhy, ktoré sú schopné počítať objekt podľa atómov.
Komparátor - váhy schopné počítať atómy Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
"V rámci hranice chyby sa náš súčasný kilogram nezmenil, ale požiadavky rastú," hovorí Kirill Gogolinsky. - Problém nie je len s presnosťou, ale aj so zachovaním a reprodukciou kilogramu ako takého.
43 NULA
Rozvíjajúca sa ekonomika a priemysel si vyžadujú zvýšenie počtu desatinných miest.
„Nová definícia je už dávno splnená: precízny priemysel, ako napríklad farmakológia, sa aktívne rozvíja,“poznamenáva Alexey Abramov. - Príspevok metrológie k hospodárstvu je však jedno percento HDP.
Štandard štandardnej rezervy je tiež starý 125 rokov Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Svetové spoločenstvo plánuje v roku 2018 prejsť od umelo vytvorených štandardov k absolútne presným kvantovým hodnotám.
„Existujú dva medzinárodné projekty zamerané na nový štandard kilogramu,“vysvetľuje Viktor Snegov. - Prvým je stanovenie kilogramu pomocou Planckovej konštanty pomocou takzvaných wattových stupníc, ktoré porovnávajú mechanickú a elektrickú energiu. Druhým je dráha konštantného Avogadra a kremíkovej gule.
Kilogramovú guľu izotopu kremíka 28 možno zameniť za rovnakú hmotnosť. Je tu však jeden dôležitý rozdiel: vedci vedia, koľko atómov sa v tejto guli nachádza. Je hrozné tvrdiť, že je ich asi päťdesiat septiliónov (po piatich - 43 nula). Ak sa ľudstvo presunie z váhy do gule, potom bude zodpovedaná otázka, čo je to kilogram: „Toto je hmotnosť toľkých atómov kremíka-28“. Porovnávače pomôžu pri reprodukcii nových štandardov. A žiadne starnutie kovu, žiadne nezrovnalosti.
Hlavný kilogram Ruska má veľa „potomkov“vyrobené z ocele Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Kremík je veľmi stabilný prvok: rozpadá sa po miliardách rokov, jeho oxidačná vrstva je minimálna, - vysvetľujú vedci. - Má jasnú kryštálovú štruktúru, takže mletím možno dosiahnuť rovnaký počet atómov v priemere vo všetkých smeroch. Lopta má najoptimálnejší tvar.
Na svete je v súčasnosti asi sto takýchto sfér. Prvé dva stáli dva milióny eur: dva roky trvalo iba leštenie najčistejšieho kremíka ruskej výroby, ktoré sa uskutočnilo v Austrálii.
TENTO ČAS:
V Lomonosove sa objaví technopark, kde sa vytvoria nové štandardy
V boji za nezávislosť od dovozu sa Rusko „tlačí“na metrológiu. Na základe Mendelejevovho výskumného ústavu v Lomonosove sa objaví technopark, ktorý vytvorí nové štandardy a vyvinie automatické meracie systémy.
„Technopark spojí ruských vývojárov a výrobcov meracích prístrojov a kompetencie spoločnosti Rosstandart,“hovorí Andrey Khovanskiy, vedúci oddelenia investičných projektov VNIIM pomenovaného po Mendelejevovi. - Plánujeme úplné vylúčenie dovozu. Ak je to teraz 89 percent, potom do roku 2020 to bude najmenej päťdesiat.
VNIIM pomenovaný po Mendeleevovi / kp.ru
Technopark bude plne funkčný v roku 2022. Teraz na pozemku s rozlohou 35,5 hektára sa nachádza osemnásť budov vrátane jedinečných budov: budovy odolné proti hluku, podzemné laboratóriá. Je pravda, že potrebujú opravy. Počas prvej etapy sa na stavbe objaví päť priemyselných budov, logistický komplex, administratívna budova a tri obytné budovy pre nerezidentných odborníkov.
Dizajn bude trvať rok, oprava a výstavba ďalšie dva. Všetko potrebuje 9,1 miliárd rubľov.
VNIIM pomenovaný po Mendeleevovi / kp.ru
V prvom rade sa bude technopark zaoberať automatizovanými meracími systémami v oblasti ekológie. Plány zahŕňajú elektrochemické merania pre medicínu, metrológiu „inteligentných“kyberfyzikálnych systémov, metrológiu plynárenského a petrochemického komplexu. A zároveň - rozvoj referenčnej základne. Obyvatelia to navyše budú robiť iba na svojom vlastnom vybavení.
„Diskutujeme o balíku daňových stimulov pre technologické parky,“hovorí Maxim Meiksin, predseda petrohradského výboru pre priemysel a inovácie. - Tvorba meracieho zariadenia a všetkého, čo s ním súvisí, bude zaradené do zoznamu činností, pri ktorých budú nulové sadzby dane vynulované.
Asi desať organizácií je už pripravených pracovať v technoparku. Smolny verí, že Lomonosov Technopark sa stane „vážnym prelomovým projektom“.
Anna POSLYANOVÁ