Papildus vērtīgajam kilogramam Sanktpēterburgas Mendeļejeva pētījumu institūtā ir standarta skaitītājs, ampērs un kelvins
Par ko mūsu dzīve pārvērstos, ja pēkšņi pazustu mērvienības - visi šie volti, grami, kelvīni? Ne skatīties televizoru, ne iet uz veikalu, ne apģērbties atbilstoši laika apstākļiem. Un tie joprojām ir ziedi.
- Jebkura informācijas - vizuālās, tekstuālās, dzirdes - saņemšana faktiski ir mērījums: kad mēs atšķiram vārdus, simbolus, attēlus, mēs tos salīdzinām ar kaut ko, - skaidro Mendeļejeva Viskrievijas Metroloģijas zinātniskās pētniecības institūta direktors Kirils Gogoļinskis. - Mērījumu precizitāte nosaka valsts ekonomiskās attīstības līmeni un attīstības tempu.
LIELI Septiņi
Metroloģija, zinātne, kas nodrošina mērījumu vienveidību, palīdz visai pasaulei runāt tajā pašā valodā. Ja ne viņa, cilvēce nevarēja organizēt tirdzniecību, izveidot inženierkomunikāciju darbu, pat salikt automašīnu.
Mendeļejeva institūts - krievu metroloģijas šūpulis Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
Mēra iemiesojums ir vai nu ierīce (piemēram, lineāls), vai objekts (tāds pats svars). Ierīces un objektus, no kuriem tiek izgatavotas daudzas kopijas, sauc par standartiem. Katra valsts cenšas izveidot pēc iespējas vairāk standartu un tam piemērot visaugstākās tehnoloģijas, lai katru reizi nedotos pie kaimiņiem vai uz Franciju par ideālo svaru (tur tiek glabāts pasaules galvenais kilograms).
Reklāmas video:
- Šodien mūsu valstī ir 164 standarti, - skaidro Rosstandart vadītājs Aleksejs Abramovs. - Krievija ir viena no piecām valstīm, kas aktīvi popularizē metroloģiju.
Daži standarti tiek glabāti "termosā", ēkā ēkas iekšienē Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
54 no 164 standartiem glabājas Mendeļejeva Pētniecības institūtā, kas ir “krievu metroloģijas šūpulis”. Visi pasaules standarti ir dzimuši no septiņiem pamata lielumiem: metrs (garums), kilograms (masa), otrais (laiks), ampērs (elektriskā strāva), kelvins (temperatūra), mols (vielas daudzums) un kandela (gaismas intensitāte).
Valsts standarti ir nacionāla bagātība. Bet šis lieliskais septiņnieks ir visvērtīgākais starp tiem. Un Sanktpēterburgā tiek glabāti četri mēri - metrs, ampērs, kelvins un kilograms.
LABĀKĀ ZEMĒ
- Kelvīnā esam labākie pasaulē! - saka institūts. - Iekšzemes attīstība spēj paplašināt diapazonu līdz 3473 grādiem Kelvina un samazināt reprodukcijas kļūdu pusotru līdz divas reizes.
Kelvins aizņem pusi istabas Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
Nulle Kelvina skalā ir vienāda ar mīnus 273 grādiem pēc Celsija. Temperatūras standarts izskatās tālu no termometra: vissarežģītāko siltuma izstarotāju, dažādu lēcu, divu absolūti melnu korpusu un vairāku datoru uzstādīšana, pamatojoties uz kvantu efektiem, aizņem pusi telpas. Septiņdesmit procenti daļu ir krievu.
Telpā, kurā "dzīvo kelvins", tiek turēta nemainīga temperatūra: pat īslaicīga cilvēku kompānijas uzturēšanās laboratorijā ietekmē rādījumus.
Temperatūras mērītājs sastāv no daudziem izstarotājiem un lēcām Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
- Tagad mēs salīdzinām savu kelvīnu ar japāņiem, - paskaidro kelvina turētājs Anatolijs Pokhoduns. - Pats process prasa daudz laika: salīdzināt vienā brīdī - apmēram divas stundas, un tomēr tas ir vajadzīgs daudzos. Viens cilvēks to nevar izdarīt. Lai sagatavotos šim salīdzinājumam, vajadzēja desmit gadus.
AUKSTS PĀRS
Karalis starp elektriskajiem lielumiem ir ampēri. Bet lēnām notiek pārorientēšanās uz volta (sprieguma) un oma (pretestības) kvantu standartiem. Volt "dzīvo" sarežģītā instalācijā, kas ievietota pārbaudītā telpā. Mērījumus veic īpaši zemā temperatūrā.
- Zemākās temperatūras tiek izmantotas, reproducējot īpašus elektriskos lielumus, - skaidro volta turētājs Aleksandrs Katkovs. - Temperatūra sasniedz milikelvinus. Tajos atomu termiskās vibrācijas ir tik mazas, ka tās neiznīcina materiālu elektriskās īpašības. Voltus pie četriem kelvīniem mēra ar precizitāti no desmit līdz mīnus vienpadsmitā jauda.
Aptuveni tā izskatās atsauces spriegums Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
Būtībā voltis ir mikroshēma, kas iestrādāta šķidrā hēlijā. "Mēs esam izstrādājuši pasaulē vienīgo pārnēsājamo voltu standartu," atzīmē Kirils Gogoļinskis. - Ar tās palīdzību tika veikti starptautiski salīdzinājumi, un mēs parādījām labākos rezultātus pasaulē.
Ohm arī dod priekšroku ārkārtīgam aukstumam. Pretestību var izsekot burtiski ar vienu elektronu.
- Viena no problēmām ir pašreizējais magnētiskais lauks, - saka oma turētājs Jurijs Semenovs. - No tā nav viegli iegūt mikrostruktūras. Bet mums ir jāmēra nano-daudzumi.
… Un tā - ak Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
Voltas laboratorijas vidū ir akmens galds. Bet tas nav tikai mēbele: tas ir … trīsstāvu 750 tonnu pamats, kas atrodas atsevišķā ēkā ēkas iekšpusē. Betona "termoss" nav atkarīgs no ārsienām. Galu galā ne mazākās vibrācijas - no rosīgā Moskovska prospekta, no tuvējās Tekhnologicheskiy Institut metro stacijas, no tramvajiem, kas kursē pa Zagorodnoye - nedrīkst sasniegt svēto svēto, līdz pat kilogramam.
"DOMĀŠANA" UN "NOVECINĀS"
Ja sešu pamata mērvienību standarti ir balstīti uz fizikālajām konstantēm un nav atkarīgi no "dzelzs", tad kilograms ir pēdējais artefakta standarts. Tas ir, kaut arī ideāls, bet objekts.
Neviens vāciņš un piltuve nevar ietaupīt metālu no "svara zaudēšanas" Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
"Pasaules standarts kilogramam ir svars, kas tiek glabāts Sevresā netālu no Parīzes," skaidro Gogoļinskis. - Tās eksemplāri ir visos pasaules metroloģiskajos institūtos. Situācija ir šāda: ja jūs nozagsit primāro kilogramu Francijā, tad visa pasaule zaudēs vienu kilogramu.
Galvenajam krievu kilogramam (un tā rezerves dvīņubrālim) ir 125 gadi. Tas ir svars, kas izgatavots no platīna un irīdija sakausējuma, kura augstums un diametrs ir 39 milimetri. Kilograms tiek uzglabāts zem hermētiska vāciņa seifā aiz trim slēdzenēm atsevišķā bunkurā laboratorijā ar noteiktu mitrumu un temperatūru, kas atrodas "termosa" ēkā.
Perfekts kilograms, izteikts konstantēs, ir metrologa sapnis Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
- Ik pēc pieciem gadiem mēs izņemam standartu salīdzināšanai ar kopijām, - saka kilogramu turētājs Viktors Snegovs. - Pēdējo reizi tos salīdzināja ar Parīzes standartu 1993. gadā un 2013. gadā.
Bet pat šādos apstākļos krievu kilograms "zaudēja svaru". Pagaidām viens mikrograms ar trīs mikrogramu mērījumu kļūdu. Bet tā franču ciltslieta laika gaitā kļuva vieglāka par piecdesmit mikrogramiem. Iemesls, pēc zinātnieku domām, ir atomu kustība un metāla daļiņu mikrotransfērs uz balstiem salīdzināšanas laikā.
Seifa atvēršana ar kilogramu ir svinīga un darbietilpīga procedūra Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
Iepriekšējais pasaules standarts kilogramam bija daudz mazāk uzticams un ērts: tas bija destilēta ūdens kubiskais decimetrs. Masas standarts neviļus bija atkarīgs no garuma standarta. Tagad ir vakuuma salīdzinātāji - ultramodernas skalas, kas spēj objektu saskaitīt pēc atomiem.
Salīdzinātājs - svari, kas spēj skaitīt atomus Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
"Kļūdas robežās mūsu pašreizējais kilograms nav mainījies, bet prasības pieaug," saka Kirils Gogoļinskis. - Problēma ir ne tikai precizitāte, bet arī kilograma kā tāda saglabāšana un atražošana.
43 NULLE
Jaunattīstības ekonomikai un rūpniecībai ir nepieciešams palielināt aiz komata.
"Pārdefinēšana ir sen novēlota: precīzi attīstās nozares, piemēram, farmakoloģija, aktīvi attīstās," atzīmē Aleksejs Abramovs. - Bet metroloģijas ieguldījums ekonomikā ir viens procents no IKP.
Arī rezerves masas standartam ir 125 gadi. Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
Pasaules sabiedrība 2018. gadā plāno pāriet no cilvēka veidotiem standartiem uz absolūti precīzām kvantu vērtībām.
"Ir divi starptautiski projekti, kas veltīti jaunajam kilograma standartam," skaidro Viktors Snegovs. - Pirmais ir kilograma noteikšana caur Plankas konstanti, izmantojot tā sauktās vatu skalas, kas salīdzina mehānisko un elektrisko enerģiju. Otrais ir konstanta Avogadro un silīcija sfēras ceļš.
Kilograma silīcija izotopa 28 bumbiņu var sajaukt ar tādu pašu svaru. Bet ir viena būtiska atšķirība: zinātnieki zina, cik daudz atomu ir šajā bumbā. Ir briesmīgi teikt, ka ir apmēram piecdesmit septiljonu gabalu (pēc pieciem - 43 nulle). Ja cilvēce pāriet no svara uz sfēru, tad tiks atbildēts uz jautājumu par kilogramu: "Šī ir tik daudz silīcija-28 atomu masa." Salīdzinātāji palīdzēs atkārtot jaunus standartus. Nav metāla novecošanas, neatbilstību.
Krievijas galvenajam kilogramam ir daudz "pēcnācēju" izgatavots no tērauda Foto: Oļegs KUZENKOVS / kp.ru
- Silīcijs ir ļoti stabils elements: tas sabrūk pēc miljardiem gadu, tā oksidācijas slānis ir minimāls, - skaidro zinātnieki. - Tam ir skaidra kristāla struktūra, lai ar slīpēšanu varētu sasniegt vienādu diametra atomu skaitu visos virzienos. Bumba ir visoptimālākā forma.
Šobrīd pasaulē ir apmēram simts šādu sfēru. Pirmie divi maksāja divus miljonus eiro: divus gadus ilga tikai tīrā Krievijā ražotā silīcija pulēšana, kas notika Austrālijā.
ŠAJĀ LAIKĀ:
Lomonosovā parādīsies tehnoparks, kur tiks izveidoti jauni standarti
Cīņā par neatkarību no importa Krievija "nospiež" metroloģiju. Pamatojoties uz Mendeļejeva pētījumu institūtu Lomonosovā, parādīsies tehnoparks, kur viņi izveidos jaunus standartus un izstrādās automātiskās mērīšanas sistēmas.
"Technopark apvienos Krievijas mēraparātu izstrādātājus un ražotājus un Rosstandart kompetenci," saka Andrejs Khovanskiy, Mendeļejeva vārdā nosauktā VNIIM investīciju projektu nodaļas vadītājs. - Mēs plānojam pilnīgu importa izslēgšanu. Ja tagad tas ir 89 procenti, tad līdz 2020. gadam tas būs vismaz piecdesmit.
VNIIM nosaukts Mendeļejeva / kp.ru vārdā
Tehnoparks pilnībā darbosies 2022. gadā. Tagad 35,5 hektāru platībā ir astoņpadsmit ēkas, ieskaitot unikālas ēkas: ēkas, kas ir trokšņu mazinošas, pazemes laboratorijas. Tiesa, viņiem nepieciešams remonts. Pirmajā posmā uz vietas parādīsies piecas rūpniecības ēkas, loģistikas komplekss, biroju ēka un trīs dzīvojamās ēkas nerezidentu speciālistiem.
Projektēšana prasīs gadu, remonts un būvniecība vēl divus. Visam vajag 9,1 miljardu rubļu.
VNIIM nosaukts Mendeļejeva / kp.ru vārdā
Pirmkārt, tehnoparks nodarbosies ar automatizētām mērīšanas sistēmām ekoloģijas jomā. Plāni ietver elektroķīmiskos mērījumus medicīnai, "viedo" kiberfizisko sistēmu metroloģiju, gāzes un naftas ķīmijas kompleksa metroloģiju. Un tajā pašā laikā - atsauces bāzes izstrāde. Turklāt iedzīvotāji to darīs tikai ar savu aprīkojumu.
"Mēs apspriežam nodokļu atvieglojumu paketi tehnoparkiem," saka Maksims Meiksins, Sanktpēterburgas Rūpniecības un inovāciju komitejas priekšsēdētājs. - Mērīšanas iekārtu izveide un viss ar to saistītais tiks iekļauts to darbību sarakstā, kurām tiks atceltas nodokļu likmes.
Apmēram desmit organizācijas jau ir gatavas strādāt tehnoparkā. Smoļnijs uzskata, ka Lomonosova tehnoparks kļūs par "nopietnu izrāvienu projektu".
Anna POSLYANOVA