Ученые из Национальной физической лаборатории (NPL) опубликовали результаты новых исследований, которые могут повлиять на то, как мы измеряем килограмм - последнюю единицу СИ, основанную на промышленном объекте.
Международная система единиц (СИ) является основой для всех наших измерений от пива в вашей пинте до разницы между тиком и тиком на ваших часах.
Единицы СИ определены Генеральной конференцией по мерам и весам. На следующем заседании конференции в ноябре 2007 г. будет рассмотрен ряд вопросов, связанных с поддержанием СИ, включая первоначальное предложение подготовиться к переопределению некоторых базовых единиц.
Это может включать переопределение массы, основанное на физической константе - физической величине, которая универсальна по своей природе и постоянна во времени, - а не на менее точном нынешнем значении, рукотворном объекте.
В течение 30 лет ученые всего мира пытались как можно точнее измерить значение физической константы, используя существующую искусственную единицу измерения - килограмм. Как только они достигнут этого, фиксированное значение одной из этих констант может быть включено в новое определение килограмма.
Исследование с использованием постоянной Планка, созданное в NPL, использует косвенное сравнение механической и электрической мощности для измерения килограмма с использованием длины, времени и квантово-механических эффектов.
Национальный институт стандартов и технологий (NIST) в США сумел измерить постоянную Планка с помощью балансировочной машины и записать результаты с погрешностью 36 частей на миллиард. Обеспечить метод с неопределенностью для 1 кг лучше, чем 20 частей на миллиард без неразрешенных расхождений, было бы достаточно, чтобы точно переопределить килограмм, если результаты будут отражены в других независимых экспериментах.
Однако новое исследование Национальной физической лаборатории Великобритании (NPL), измеряющее постоянную Планка с использованием весов Mark 2, показывает значительное расхождение с этими результатами. Поскольку оба ваттных баланса, хотя и различаются по конструкции, используют один и тот же принцип, результаты должны быть ближе друг к другу.
Значение постоянной Планка, рассчитанное по последним результатам NPL, составляет 6,62607095(44) x 1034 Дж с [66 x 109]. Это значение постоянной Планка отличается на 308 нВт/Вт от результата, опубликованного NIST в 2007 г., равного 6,62606891(24) x 1034 Дж с.
Эта разница является существенным несоответствием. Работа над балансом мощности NPL Mark II будет продолжена до марта 2008 года, чтобы уменьшить неопределенность прибора и либо подтвердить результат NPL, либо выявить источник этого несоответствия.
Сетон Беннетт, заместитель директора Национальной физической лаборатории, сказал: «Учитывая расхождение в этих результатах, необходимы дополнительные результаты, прежде чем CGPM сможет рассмотреть вопрос о принятии нового определения килограмма. Решение заменить международный прототип определением, основанным на постоянной Планка, требует значительно большего количества исследований лабораторий по всему миру, опираясь на прочный фундамент, уже заложенный Национальной физической лабораторией и ее международными партнерами».