Российские ученые-метрологи участвуют в глобальном пересмотре единиц системы измерений

16 ноября 2018 года в Париже состоится событие, которое станет переломным в научном мире. На 26-й Генеральной конференции по мерам и весам будут подведены итоги многолетней работы мирового научно-технического сообщества по пересмотру базовых единиц Международной системы единиц (SI) – килограмма (массы), кельвина (температуры), ампера (электрического тока) и моля (количества вещества). Планируемый пересмотр будет самым значимым как по масштабу, так и по фундаментальности.

Обновление затронет и такие единицы, как кандела, секунда, метр. Теперь все единицы будут определяться не физическими объектами макромира, а фундаментальными константами природы – атомом и квантом.

«Завершение пересмотра SI является исторической вехой, второй после принятия Международной метрической конвенции в 1875 году. Мы говорим об окончательном отказе от связи SI с артефактами. По сути, принимается новая система единиц, которая будет использоваться практически во всех странах мира», — говорит директор Международного бюро мер и весов, д-р Мартин Милтон.

Переход на новую SI ускорит развитие и внедрение инновационных решений и новых технологий в научных организациях и на предприятиях, в том числе снизит стоимость многих высокотехнологичных производственных процессов.

Росстандарт координирует российское участие в переопределении системы единиц на глобальном уровне. От этого во многом зависит, проиграет Россия в результате этого перехода или останется среди ведущих стран, обеспечивающих единство и достоверность измерений на глобальном уровне.

«Мы полноправно участвуем в работе международных консорциумов, которые разрабатывают научную основу для переопределения единиц величин. По своим измерительным возможностям, признанным на международном уровне, Россия удерживает второе место в мире, опережая многие экономически и технологически развитые страны. Критически важно сохранить наш внушительный пакет измерительных и калибровочных возможностей. Это невозможно без модернизации базы первичных государственных эталонов при переходе на новую международную систему единиц», — сообщил руководитель Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии Алексей Абрамов.

Планируется, что изменения вступят в силу с мая 2019 года.

Аргументами в пользу пересмотра СИ стало несовершенство определений ряда основных единиц: например, килограмм является единицей, основанной на артефакте и подвержен риску неконтролируемого изменения и даже утраты (обнаружено уменьшение по отношению к национальным эталонам-копиям массы международного прототипа килограмма – платиноиридиевой гири массой 1 кг на 50 микрограмм за сто лет).

Для определения основных единиц СИ планируется зафиксировать численные значения семи размерных фундаментальных физических констант (ФФК), среди которых: постоянные Авогадро, Больцмана, Планка, элементарный заряд, скорость света, частота излучения атомов цезия, яркость фиксированного монохроматического излучения.

Главным преобразованием при пересмотре системы единиц СИ будет переопределение четырёх основных единиц: килограмма, Ампера, Кельвина и моля на основе фиксации значений, соответствующих ФФК с нулевой неопределенностью, и применение этого подхода к определению всех основных единиц СИ.

В пересмотренной СИ не будут задаваться конкретные методы реализации основных единиц. Можно будет использовать любые методы, обеспечивающие необходимую точность и прослеживаемость к соответствующей константе. При этом установки, которые использовались для измерений определяющих констант, станут основой реализации и передачи соответствующих единиц.

Подробности в интервью руководителя Росстандарта Алексея Абрамова.

Историческая справка

  • Система СИ представляет современный вариант метрической системы. Историю метрических систем принято отсчитывать с 1790 года, когда был принят декрет Учредительного собрания Франции о реформе системы мер.
  • В 1867 г. на Всемирной промышленной выставке в Париже создан Международный комитет мер, весов и монет, в состав которого вошел российский академик Б.С.Якоби
  • В 1872 г. Международная метрическая комиссия приняла решение об отказе от «естественных» эталонов длины и о принятии архивного метра в качестве исходной меры длины.
  • 20 мая 1875 г. в Париже на специально созванной дипломатической конференции состоялось подписание Метрической конвенции – первого межправительственного соглашения в области метрологии. Учрежден руководящий орган – Международный комитет мер и весов – в составе ученых разных стран.
    После окончания второй мировой войны Международным комитетом мер и весов — при активном участии Советского Союза — было внесено предложение о разработке Международной системы единиц.
  • На 9-й Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 г. это предложение было принято.
  • На 10-й в 1954 г. ГКВМ приняла решение об установлении шести основных единиц практической системы единиц для международных отношений.
  • В 1956 г. Международным комитетом была полностью разработана Международная система единиц. Было принято название этой системы – «Международная система единиц». Для сокращенного обозначения системы было решено применять символ из двух букв SI (начальные буквы International system – Международная система), русское написание этого символа – СИ.
  • На 11-й ГКМВ в 1960 г. была принята международная система СИ.
  • На 13-й ГКМВ в 1967 г. принято следующее определение секунды: «Секунда – время, равная 9 192 631 770 периода излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133Cs». Секунда стала атомной.
  • На 14-й ГКМВ в 1971 г. в качестве 7-й основной единицы введен моль – единица количества вещества.
  • На 17-й ГКМВ в 1983 г. принято определение метра: «Метр — длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды». Определение метра стало привязанным к ФФК и секунде.