Förutom det värdefulla kiloet har Mendeleev Research Institute i St. Petersburg en standardmätare, ampere och kelvin
Vad skulle vårt liv bli till om måttenheterna plötsligt försvann - alla dessa volt, gram, kelvin? Varken titta på TV eller gå till affären eller klä dig efter vädret. Och det här är fortfarande blommor.
- Varje mottagande av information - visuell, textuell, auditiv - är faktiskt ett mått: när vi skiljer ord, symboler, bilder, jämför vi dem med något, - förklarar Kirill Gogolinsky, chef för Mendeleev All-Russian Research Institute of Metrology. - Noggrannheten i mätningarna avgör nivån på den ekonomiska utvecklingen av staten och takten för dess utveckling.
DE STORA SJÖNA
Metrologi, vetenskapen som säkerställer enhetligheten i mätningar, hjälper till att tala samma språk till hela världen. Om inte för henne kunde mänskligheten inte organisera handel, etablera arbetet med teknisk kommunikation, till och med montera en bil.
Mendeleev Institute - vaggan för rysk metrologi Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Utföringsformen av måttet är antingen en anordning (till exempel en linjal) eller ett objekt (samma vikt). Enheter och föremål från vilka många kopior tillverkas kallas standarder. Varje stat försöker skapa så många standarder som möjligt och tillämpa de högsta teknologierna för detta för att inte gå till grannarna eller till Frankrike för den ideala vikten varje gång (världens största kilogram lagras där).
Kampanjvideo:
- Idag finns det 164 standarder i vårt land, - förklarar chefen för Rosstandart Alexei Abramov. - Ryssland är ett av de fem länder som aktivt främjar metrologi.
Några av standarderna lagras i en ” termos ”, en byggnad inuti en byggnad Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
54 av 164 standarder förvaras vid Mendeleevs forskningsinstitut,”vaggan för rysk metrologi”. Alla världens standarder är födda ur sju baskvantiteter: meter (längd), kilogram (massa), andra (tid), ampere (elektrisk ström), kelvin (temperatur), mol (mängd ämne) och candela (ljusintensitet).
Statliga standarder är en nationell skatt. Men denna magnifika sju är den mest värdefulla bland dem. Och fyra mått - meter, ampere, kelvin och kilogram - lagras i St Petersburg.
BÄSTA PÅ JORDEN
- Vi är de bästa i världen inom kelvin! - säger institutet. - Inhemsk utveckling kan utöka området till 3 473 grader Kelvin och minska reproduktionsfelet med en och en halv till två gånger.
Kelvin upptar ett halvt rum Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Noll på Kelvin-skalan är lika med minus 273 grader Celsius. Temperaturstandarden ser långt ifrån ut som en termometer: en installation av de mest komplexa värmeavgivarna, många linser, två helt svarta kroppar och flera datorer, baserade på kvanteffekter, tar ett halvt rum. Sjuttio procent av delarna är ryska.
Rummet där kelvinet "bor" hålls vid en konstant temperatur: till och med en kortare vistelse för ett företag av människor i laboratoriet påverkar avläsningarna.
Temperaturmåttet består av många sändare och linser Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Nu jämför vi vår kelvin med japanerna, - förklarar djurhållaren för kelvin Anatoly Pokhodun. - Själva processen tar mycket tid: att jämföra vid en tidpunkt - ungefär två timmar, och ändå är det nödvändigt i många. En person kan inte göra det. Det tog tio år att förbereda sig för denna jämförelse.
KALT PAR
Kungen bland elektriska mängder är ampere. Men långsamt finns det en omorientering till kvantstandarderna volt (spänning) och ohm (motstånd). Volt "bor" i en komplex installation, placerad i ett avskärmad rum. Mätningarna utförs vid extremt låga temperaturer.
- De lägsta temperaturerna används vid reproducering av speciella elektriska mängder, - förklarar målvakten Alexander Katkov. - Temperaturerna når millikelvin. De termiska vibrationerna hos atomer i dem är så små att de inte förstör materialets elektriska egenskaper. Volt vid fyra kelvin mäts med en noggrannhet på tio till minus elfte kraft.
Så här ser referensspänningen ut ungefär Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
I huvudsak är en volt en mikrokrets inbäddad i flytande helium. "Vi har utvecklat världens enda bärbara voltstandard", konstaterar Kirill Gogolinsky. - Med hjälp av det gjordes internationella jämförelser och vi visade de bästa resultaten i världen.
Ohm föredrar också extrem kyla. Motståndet kan spåras bokstavligen av en elektron.
- Ett av problemen är det nuvarande magnetfältet, - säger djurhållaren för ohm Yuri Semenov. - Det är inte lätt att få mikrostrukturer ur det. Men vi måste mäta nano-kvantiteter.
… Och så - oh Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Det finns ett stenbord mitt i Volt laboratorium. Men det här är inte bara ett möbel: det är … toppen av en tre våningar bas på 750 ton av en separat byggnad i byggnaden. Betongen "termos" är oberoende av ytterväggarna. Trots allt bör inte den minsta vibrationen - från den livliga Moskovsky Prospekt, från den närliggande tunnelbanestationen Tekhnologichesky Institut, från spårvagnarna på Zagorodnoye - inte nå det heliga, upp till ett kilo.
"THINKING" OCH "GETS OLD"
Om standarderna för de sex grundläggande måttenheterna är baserade på fysiska konstanter och inte är beroende av "järn", är kiloet den sista standardartefakten. Det är, även om det är perfekt, men ett objekt.
Inga lock och behållare kan spara metall från att ” gå ner i vikt ” Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
”Världsstandarden för kiloet är en vikt som lagras i Sevres nära Paris”, förklarar Gogolinsky. - Det finns kopior av det i alla metrologiska institut i världen. Situationen är den här: om du stjäl det primära kiloet i Frankrike, kommer hela världen att förlora ett kilo.
Det viktigaste ryska kiloet (och dess extra tvillingbror) är 125 år gammalt. Det är en vikt gjord av en legering av platina och iridium med en höjd och diameter på 39 millimeter. Ett kilo lagras under ett lufttätt lock i ett kassaskåp bakom tre lås i en separat bunker i ett laboratorium med en viss fuktighet och temperatur, som ligger i "termosbyggnaden".
Det perfekta kiloet uttryckt i form av konstanter är en metrologs dröm Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Vi tar ut standarden vart femte år för jämförelse med kopior, - säger kilohållaren Viktor Snegov. - Förra gången de jämfördes med den parisiska standarden var 1993 och 2013.
Men även under sådana förhållanden "tappade det ryska kiloet". Hittills ett mikrogram med ett mätfel på tre mikrogram. Men dess franska stamfader har med tiden blivit lättare med femtio mikrogram. Anledningen, föreslår forskare, är förflyttningen av atomer och mikrotransfer av metallpartiklar till stöden under jämförelser.
Att öppna ett kassaskåp med ett kilo är ett högtidligt och mödosamt förfarande. Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Den tidigare världsstandarden för kiloet var mycket mindre tillförlitlig och bekväm: det var en kubikdecimeter destillerat vatten. Massstandarden berodde ofrivilligt på längdens standard. Nu finns det vakuumkomparatorer - ultramoderna skalor som kan räkna ett objekt av atomer.
Comparator - skalor som kan räkna atomer Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
"Inom felmarginalen har vårt nuvarande kilo inte förändrats, men kraven ökar", säger Kirill Gogolinsky. - Det finns ett problem inte bara med noggrannhet utan också med bevarande och reproduktion av kilot som sådant.
43 NOLL
Den utvecklande ekonomin och industrin kräver att antalet decimaler ökar.
"Omdefinitionen är försenad: precisionsindustrier, såsom farmakologi, utvecklas aktivt", konstaterar Alexey Abramov. - Men metrologins bidrag till ekonomin är en procent av BNP.
Reservmassestandarden är också 125 år gammal Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Världssamhället planerar att gå från konstgjorda standarder till helt exakta kvantvärden 2018.
”Det finns två internationella projekt tillägnad den nya standarden för kilo,” förklarar Viktor Snegov. - Den första är bestämningen av kilo genom Planck-konstanten med de så kallade watt-skalorna, som jämför mekanisk och elektrisk energi. Den andra är vägen för den konstanta Avogadro och kiselsfären.
En kiloboll kiselisotop 28 kan förväxlas med samma vikt. Men det är en viktig skillnad: forskare vet hur många atomer som finns i den här bollen. Det är - det är skrämmande att säga - ungefär femtio septillion bitar (efter fem - 43 nollor). Om mänskligheten går från en vikt till en sfär kommer frågan om vad ett kilo är att besvaras: "Detta är massan av så många kisel-28-atomer." Jämförare hjälper till att reproducera nya standarder. Och ingen åldring av metallen, inga avvikelser.
Rysslands huvudkilogram har många “ avkommor ” av stål Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Kisel är ett mycket stabilt element: det förfaller efter miljarder år, dess oxidationsskikt är minimalt, förklarar forskarna.”Den har en klar kristallstruktur, så slipning kan uppnå samma antal atomer i diameter i alla riktningar. Bollen är den mest optimala formen.
Det finns ungefär hundra sådana sfärer i världen nu. De två första kostade två miljoner euro: endast poleringen av det renaste kislet i Ryssland, som ägde rum i Australien, varade i två år.
JUST NU:
Ett teknopark kommer att visas i Lomonosov, där nya standarder kommer att skapas
I kampen för oberoende från import "pressar" Ryssland på metrologin. Ett teknopark kommer att visas på grundval av Mendeleev Research Institute i Lomonosov, där de kommer att skapa nya standarder och utveckla automatiska mätsystem.
"Technoparken kommer att förena ryska utvecklare och tillverkare av mätutrustning och Rosstandarts kompetens", säger Andrey Khovanskiy, chef för avdelningen för investeringsprojekt på VNIIM uppkallad efter Mendeleev. - Vi planerar en fullständig uteslutning av importen. Om det nu är 89 procent, så är det minst femtio år 2020.
VNIIM uppkallad efter Mendeleev / kp.ru
Teknikparken kommer att vara i full drift 2022. Nu, på den 35,5 hektar stora tomten, finns arton byggnader, inklusive unika byggnader: bullerimmuna byggnader, underjordiska laboratorier. Det är sant att de behöver repareras. Under den första etappen kommer fem industribyggnader, ett logistikkomplex, en kontorsbyggnad och tre bostadshus för specialister från utländska medborgare att visas på platsen.
Design tar ett år, reparation och konstruktion ytterligare två. Allt behöver 9,1 miljarder rubel.
VNIIM uppkallad efter Mendeleev / kp.ru
Först och främst kommer teknoparken att hantera automatiserade mätsystem inom området ekologi. Planerna inkluderar elektrokemiska mätningar för medicin, metrologi för "smarta" cyber-fysiska system, metrologi av gasen och petrokemisk komplex. Och samtidigt - utvecklingen av referensbasen. Dessutom kommer invånarna att göra detta endast på egen utrustning.
"Vi diskuterar ett paket med skatteincitament för teknoparker", säger Maxim Meiksin, ordförande för St. Petersburg-kommittén för industri och innovation. - Skapandet av mätutrustning och allt som är kopplat till den kommer att ingå i listan över aktiviteter för vilka skattesatser kommer att nollställas.
Cirka tio organisationer är redan redo att arbeta inom teknikparken. Smolny tror att Lomonosov Technopark kommer att bli ett "allvarligt genombrottsprojekt."
Anna POSLYANOVA
