Единицы измерения метрической системы привязали к физическим константам

Новая редакция определений основных единиц Международной системы измерения ступила в силу с 20 мая 2019 года. Она утверждена Генеральной конференцией по мерам и весам. Согласно принятому решению семь основных единиц: метр, ампер, кельвин, кандела, секунда, моль и килограмм стали привязаны к фундаментальным физическим константам - постоянной Планка, элементарному электрическому заряду, постоянной Больцмана и постоянной Авогадро.

Международная система единиц физических величин, современный вариант метрической системы, созданной в XVIII веке. Ее используют в качестве основной в большинстве стран мира. Принятые решения переводят с эталонов в качестве материальных объектов на стабильные методы расчетов значений при помощи формул, основанных на постоянных величинах, входящих в уравнения, описывающие фундаментальные законы природы и свойства материи. Это приводит к более простому и более фундаментальному определению СИ и исключает последнее из определений, основанных на материальном артефакте. Изменения обеспечат большую стабильность системы в будущем.

Последней мерой, эталоном которой служил материальный объект, оставался килограмм. Эталон этой величины теперь будет рассчитываться с помощью универсальной формулы, основанной на принципах квантовой физики, что гарантирует большую стабильность значений единицы. Эталоном величины служил цилиндр из платино-иридиевого сплава. Он хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр во Франции. Его масса была принята в качестве определения в 1889 году.

Согласно принятым изменениям килограмм будет определяться не массой материального объекта, а количеством электрической энергии, которое необходимо, чтобы сдвинуть с места объект весом в килограмм. Энергия, в свою очередь, будет рассчитываться на основе постоянной Планка. Введение нового определения повлияет на развитие тех научных областей и промышленных отраслей, где результат напрямую зависит от точности расчетов массы.

Также по новому будет определятся и кельвин, который выводился как определенная часть термодинамической температуры тройной точки воды - значения температуры и давления, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трех фаз. Теперь 1 кельвин соответствует заданным параметрам изменения тепловой энергии. Для выражения единицы требуется постоянная Больцмана - физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией. Новое определение эталона кельвина - определение термодинамическое, истинная температура.

Физическая единица Моль, определявшийся как количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг, теперь определяется как количество вещества системы, которая содержит число Авогадро - физическая постоянная, соответствующая числу атомов или молекул, содержащихся в одном моле вещества.

Новый эталон Ампера определяется как электрический ток, соответствующий заданному значению потока элементарных электрических зарядов в секунду. Для выражения единицы требуется заряд электрона. Измерение массового эталона с помощью электромеханического прибора «баланс Киббла».