Ud over det værdifulde kilo har Mendeleev Research Institute i Skt. Petersborg en standardmåler, ampere og kelvin
Hvad ville vores liv blive til, hvis måleenhederne pludselig forsvandt - alle disse volt, gram, kelvin? Hverken se tv eller gå i butikken eller klæd dig efter vejret. Og disse er stadig blomster.
- Enhver modtagelse af information - visuel, tekstuel, auditiv - er faktisk en måling: når vi skelner mellem ord, symboler, billeder, sammenligner vi dem med noget - forklarer Kirill Gogolinsky, direktør for Mendeleev All-Russian Research Institute of Metrology. - Nøjagtigheden af målingerne bestemmer niveauet for den økonomiske udvikling af staten og tempoet for dens udvikling.
DE STORE SYV
Metrologi, videnskaben, der sikrer ensartede målinger, hjælper med at tale det samme sprog til hele verden. Hvis ikke for hende kunne menneskeheden ikke organisere handel, etablere arbejdet med ingeniørkommunikation, endda samle en bil.
Mendeleev Institute - vuggen for russisk metrologi Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Målingens udførelsesform er enten en enhed (for eksempel en lineal) eller en genstand (samme vægt). Enheder og genstande, hvorfra der fremstilles adskillige kopier, kaldes standarder. Hver stat søger at skabe så mange standarder som muligt og anvende de højeste teknologier til dette for ikke at gå til naboerne eller til Frankrig for den ideelle vægt hver gang (verdens største kilogram er gemt der).
Salgsfremmende video:
- I dag er der 164 standarder i vores land - forklarer lederen af Rosstandart Alexei Abramov. - Rusland er et af de fem lande, der aktivt fremmer metrologi.
Nogle af standarderne er gemt i en “ termokande ”, en bygning inde i en bygning Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
54 ud af 164 standarder opbevares på Research Institute of Mendeleev, "den russiske metrologis vugge". Alle verdens standarder er født fra syv grundlæggende størrelser: meter (længde), kilogram (masse), sekund (tid), ampere (elektrisk strøm), kelvin (temperatur), mol (stofmængde) og candela (lysstyrke).
Statlige standarder er en national skat. Men denne storslåede syv er den mest værdifulde blandt dem. Og fire mål - meter, ampere, kelvin og kilogram - opbevares i Skt. Petersborg.
BEDSTE PÅ JORDEN
- Vi er de bedste i verden i kelvin! - siger instituttet. - Indenlandske udviklinger er i stand til at udvide området op til 3.473 grader Kelvin og reducere reproduktionsfejlen med en og en halv til to gange.
Kelvin indtager et halvt værelse Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Nul på Kelvin-skalaen er lig med minus 273 grader Celsius. Temperaturstandarden ser langt fra ud som et termometer: en installation af de mest komplekse varmeafgivere, mange linser, to absolut sorte kroppe og flere computere, baseret på kvanteeffekter, tager et halvt rum. Halvfjerds procent af delene er russiske.
Rummet, hvor kelvin "bor" holdes ved en konstant temperatur: selv et kort ophold hos en gruppe mennesker i laboratoriet påvirker aflæsningerne.
Temperaturmålingen består af mange emittere og linser Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Nu sammenligner vi vores kelvin med japanerne, - forklarer indehaveren af kelvin Anatoly Pokhodun. - Selve processen tager meget tid: at sammenligne på et tidspunkt - omkring to timer, og alligevel er det nødvendigt i mange. En person kan ikke gøre det. Det tog ti år at forberede sig på denne sammenligning.
KALDT PAR
Kongen blandt elektriske mængder er ampere. Men langsomt er der en omorientering til kvantestandarder for volt (spænding) og ohm (modstand). Volt "bor" i en kompleks installation placeret i et afskærmet rum. Målinger udføres ved ultralave temperaturer.
- De laveste temperaturer bruges ved reproduktion af specielle elektriske størrelser - forklarer holderen af volt Alexander Katkov. - Temperaturer når millikelvin. De termiske vibrationer af atomer i dem er så små, at de ikke ødelægger materialets elektriske egenskaber. Volt ved fire kelvin måles med en nøjagtighed på ti til minus ellevte effekt.
Sådan ser reference volt ud Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
I det væsentlige er en volt et mikrokredsløb indlejret i flydende helium.”Vi har udviklet verdens eneste bærbare voltstandard,” bemærker Kirill Gogolinsky. - Ved hjælp af det blev der foretaget internationale sammenligninger, og vi viste de bedste resultater i verden.
Ohm foretrækker også ekstrem kulde. Modstanden kan spores bogstaveligt af en elektron.
- Et af problemerne er det nuværende magnetfelt, - siger indehaveren af ohm Yuri Semenov. - Det er ikke let at få mikrostrukturer ud af det. Men vi er nødt til at måle nanomængder.
… Og så - åh Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Der er et stenbord midt i Volt's laboratorium. Men dette er ikke kun et møbel: det er … toppen af et tre-etagers 750 ton stort fundament af en separat bygning i bygningen. Den konkrete "termokande" er uafhængig af de ydre vægge. Når alt kommer til alt, bør ikke den mindste vibration - fra den travle Moskovsky Prospekt, fra den nærliggende Tekhnologicheskiy Institut metrostation, fra sporvogne, der kører på Zagorodnoye - ikke nå det hellige, op til et kilogram.
"TÆNKER" OG "BLIVER GAMLE"
Hvis standarderne for de seks grundlæggende måleenheder er baseret på fysiske konstanter og ikke afhænger af "jern", er kiloet den sidste artefaktstandard. Det er, selvom det er perfekt, men et objekt.
Ingen hætter og tragte kan redde metal fra at “ tabe sig ” Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
”Verdensstandarden for kiloet er en vægt, der opbevares i Sevres nær Paris,” forklarer Gogolinsky. - Der er kopier af det i alle metrologiske institutter i verden. Situationen er sådan: hvis du stjæler det primære kilogram i Frankrig, så mister hele verden et kilo.
Den vigtigste russiske kilo (og dens ekstra tvillingebror) er 125 år gammel. Det er en vægt lavet af en legering af platin og iridium med en højde og diameter på 39 millimeter. Et kilo opbevares under en lufttæt hætte i et pengeskab bag tre låse i en separat bunker i et laboratorium med en vis fugtighed og temperatur, der er placeret i "termokande" -bygningen.
Det perfekte kilogram udtrykt i form af konstanter er en metrologs drøm Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Vi tager standarden ud hvert femte år til sammenligning med kopier - siger kilogramholderen Viktor Snegov. - Sidste gang de blev sammenlignet med den parisiske standard var i 1993 og i 2013.
Men selv under sådanne forhold "tabte det russiske kilogram". Indtil videre et mikrogram med en målefejl på tre mikrogram. Men dens franske stamfader er over tid blevet lettere med halvtreds mikrogram. Årsagen, ifølge forskere, er bevægelsen af atomer og mikrotransferen af metalpartikler til understøtningerne under sammenligninger.
Åbning af et pengeskab med et kilogram er en højtidelig og besværlig procedure Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Den tidligere verdensstandard for kilo var meget mindre pålidelig og praktisk: det var en kubik decimeter destilleret vand. Massestandarden afhang ufrivilligt af længden. Nu er der vakuumkomparatorer - ultramoderne skalaer, der er i stand til at tælle et objekt efter atomer.
Komparator - skalaer, der kan tælle atomer Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
”Inden for fejlmargenen har vores nuværende kilogram ikke ændret sig, men kravene vokser,” siger Kirill Gogolinsky. - Der er et problem ikke kun med nøjagtighed, men også med bevarelse og reproduktion af kiloet som sådan.
43 NUL
Den voksende økonomi og industri kræver øget antal decimaler.
”Omdefinitionen er længe forsinket: præcisionsindustrier såsom farmakologi udvikler sig aktivt,” bemærker Alexey Abramov. - Men metrologiens bidrag til økonomien er en procent af BNP.
Reservemassestandarden er også 125 år gammel Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Verdenssamfundet planlægger at flytte fra menneskeskabte standarder til absolut nøjagtige kvanteværdier i 2018.
”Der er to internationale projekter dedikeret til den nye standard for kiloet,” forklarer Viktor Snegov. - Den første er bestemmelsen af kiloet gennem Planck-konstanten ved hjælp af de såkaldte watt-skalaer, der sammenligner mekanisk og elektrisk energi. Den anden er stien til den konstante Avogadro og siliciumsfæren.
En kilo kugle siliciumisotop 28 kan forveksles med den samme vægt. Men der er en vigtig forskel: forskere ved, hvor mange atomer der er i denne kugle. Det er - det er skræmmende at sige - omkring halvtreds septillion stykker (efter fem - 43 nul). Hvis menneskeheden bevæger sig fra en vægt til en kugle, vil spørgsmålet om, hvad et kilogram er, blive besvaret: "Dette er massen af så mange silicium-28 atomer." Komparatorer hjælper med at reproducere nye standarder. Og ingen ældning af metallet, ingen uoverensstemmelser.
Ruslands hovedkilogram har mange 'afkom' lavet af stål Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Silicium er et meget stabilt element: det forfalder efter milliarder af år, dets oxidationslag er minimalt - forklarer forskerne.”Det har en klar krystalstruktur, så slibning kan opnå det samme antal atomer i diameter i alle retninger. Bolden er den mest optimale form.
Der er omkring hundrede sådanne sfærer i verden nu. De første to kostede to millioner euro: kun polering af det reneste russisk fremstillede silicium, der fandt sted i Australien, varede i to år.
PÅ DETTE TIDSPUNKT:
Et teknopark vises i Lomonosov, hvor der oprettes nye standarder
I kampen for uafhængighed af import "presser" Rusland på metrologi. Et teknopark vises på basis af Mendeleev Research Institute i Lomonosov, hvor de vil skabe nye standarder og udvikle automatiske målesystemer.
"Technopark vil forene russiske udviklere og producenter af måleudstyr og Rosstandarts kompetence," siger Andrey Khovanskiy, leder af investeringsprojektafdelingen ved VNIIM opkaldt efter Mendeleev. - Vi planlægger en fuldstændig udelukkelse af import. Hvis det nu er 89 procent, vil det i 2020 være mindst halvtreds.
VNIIM opkaldt efter Mendeleev / kp.ru
Teknikparken vil være fuldt operationel i 2022. Nu, på det 35,5 hektar store sted, er der atten bygninger, inklusive unikke bygninger: støjimmune bygninger, underjordiske laboratorier. Sandt nok har de brug for reparationer. I løbet af den første fase vises fem industribygninger, et logistik-kompleks, en kontorbygning og tre beboelsesejendomme til specialister fra ikke-bosiddende.
Design tager et år, reparation og konstruktion to mere. Alt har brug for 9,1 milliarder rubler.
VNIIM opkaldt efter Mendeleev / kp.ru
Først og fremmest vil teknoparken beskæftige sig med automatiserede målesystemer inden for økologi. Planerne inkluderer elektrokemiske målinger til medicin, metrologi af "smarte" cyber-fysiske systemer, metrologi af gassen og petrokemisk kompleks. Og på samme tid - udviklingen af referencebasen. Desuden vil beboerne kun gøre dette på deres eget udstyr.
”Vi diskuterer en pakke af skatteincitamenter til teknoparker,” siger Maxim Meiksin, formand for Udvalget for Industri og Innovation i Skt. Petersborg. - Oprettelse af måleudstyr og alt, der er forbundet med det, vil blive inkluderet i listen over aktiviteter, for hvilke skattesatser nulstilles.
Cirka ti organisationer er allerede klar til at arbejde i technopark. Smolny mener, at Lomonosov Technopark bliver et "seriøst gennembrudsprojekt."
Anna POSLYANOVA