În plus față de valorosul kilogram, Institutul de Cercetare Mendeleev din Sankt Petersburg are un contor standard, amperi și kelvin
În ce s-ar transforma viața noastră dacă unitățile de măsură ar dispărea brusc - toate aceste volți, grame, kelvin? Nici nu te uiți la televizor, nici nu mergi la magazin, nici nu te îmbraci pentru vreme. Și acestea sunt încă flori.
- Orice primire de informații - vizuală, textuală, auditivă - este de fapt o măsurătoare: atunci când distingem cuvinte, simboluri, imagini, le comparăm cu ceva, - explică Kirill Gogolinsky, directorul Institutului de cercetare rusă Mendeleev de metrologie. - Precizia măsurătorilor determină nivelul dezvoltării economice a statului și ritmul dezvoltării acestuia.
MARE ȘAPTE
Metrologia, o știință care asigură uniformitatea măsurătorilor, ajută să vorbească aceeași limbă întregii lumi. Dacă nu pentru ea, umanitatea nu ar putea organiza comerțul, să stabilească munca de inginerie a comunicațiilor, chiar să asambleze o mașină.
Institutul Mendeleev - leagănul metrologiei rusești Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Întruchiparea măsurii este fie un dispozitiv (de exemplu, o riglă), fie un obiect (aceeași greutate). Dispozitivele și obiectele din care sunt realizate numeroase copii se numesc standarde. Fiecare stat caută să creeze cât mai multe standarde posibil și să aplice cele mai înalte tehnologii pentru aceasta, astfel încât să nu meargă la vecini sau în Franța pentru greutatea ideală de fiecare dată (kilogramul principal al lumii este stocat acolo).
Video promotional:
- Astăzi în țara noastră există 164 de standarde, - explică șeful Rosstandart Alexei Abramov. - Rusia este una dintre cele cinci țări care promovează activ metrologia.
Unele dintre standarde sunt stocate într-un „termos”, o clădire în interiorul unei clădiri Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
54 din 164 de standarde sunt păstrate la Institutul de Cercetare din Mendeleev, „leagănul metrologiei rusești”. Toate standardele lumii se nasc din șapte cantități de bază: metru (lungime), kilogram (masă), al doilea (timp), amper (curent electric), kelvin (temperatură), mol (cantitatea de substanță) și candela (intensitate luminoasă).
Standardele de stat sunt o comoară națională. Dar acest șapte magnific este cel mai valoros dintre ei. Și patru măsuri - metru, amper, kelvin și kilogram - sunt depozitate în Sankt Petersburg.
CELE MAI BUNE PE PĂMÂNT
- Suntem cei mai buni din lume în kelvin! - spun institutul. - Dezvoltările interne sunt capabile să extindă gama până la 3.473 grade Kelvin și să reducă eroarea de reproducere de o dată și jumătate de două ori.
Kelvin ocupă o jumătate de cameră Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Zero pe scara Kelvin este egal cu minus 273 grade Celsius. Standardul de temperatură pare departe de a fi ca un termometru: o instalare a celor mai complexe emițătoare de căldură, multe lentile, două corpuri absolut negre și mai multe calculatoare, bazate pe efecte cuantice, necesită o jumătate de cameră. Șaptezeci la sută din piese sunt rusești.
Camera în care „trăiește” kelvinul este menținută la o temperatură constantă: chiar și o scurtă ședere a unei companii de oameni în laborator afectează citirile.
Măsura temperaturii constă din mai mulți emițători și lentile Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Acum comparăm kelvinul nostru cu japonezii - explică deținătorul kelvinului Anatoly Pokhodun. - Procesul în sine necesită mult timp: pentru a compara la un moment dat - aproximativ două ore, și totuși este necesar în multe. O persoană nu o poate face. A fost nevoie de zece ani pentru a se pregăti pentru această comparație.
CUPLU RECE
Regele dintre cantitățile electrice este amperul. Dar încet, există o reorientare la standardele cuantice de volt (tensiune) și ohm (rezistență). Volt „trăiește” într-o instalație complexă plasată într-o cameră ecranată. Măsurătorile se efectuează la temperaturi foarte scăzute.
- Cele mai scăzute temperaturi sunt utilizate la reproducerea unor cantități electrice speciale, - explică deținătorul voltului Alexander Katkov. - Temperaturile ajung la milikelvin. În ele, vibrațiile termice ale atomilor sunt atât de mici încât nu distrug proprietățile electrice ale materialelor. Volți la patru kelvin sunt măsurați cu o precizie de zece până la puterea minus unsprezece.
Cam așa arată voltul de referință Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
În esență, un volt este un microcircuit încorporat în heliu lichid. „Am dezvoltat singurul standard de volt portabil din lume”, notează Kirill Gogolinsky. - Cu ajutorul acestuia, s-au făcut comparații internaționale și am arătat cele mai bune rezultate din lume.
Ohm preferă, de asemenea, frigul extrem. Rezistența poate fi urmărită literalmente de un electron.
- Una dintre probleme este câmpul magnetic actual, - spune deținătorul ohmului Yuri Semenov. - Nu este ușor să scoți microstructurile din ea. Dar trebuie să măsurăm nanocantitățile.
… Și așa - oh Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Există o masă de piatră în mijlocul laboratorului Volt. Dar aceasta nu este doar o piesă de mobilier: este … culmea unei fundații cu trei etaje de 750 de tone a unei clădiri separate din clădire. „Termosul” din beton este independent de pereții exteriori. La urma urmei, nici cea mai mică vibrație - de la aglomeratul Moskovsky Prospekt, de la stația de metrou Tekhnologicheskiy Institut din apropiere, de la tramvaiele care circulă pe Zagorodnoye - nu trebuie să ajungă la sfânta sfintelor, până la un kilogram.
„GÂNDIREA” ȘI „VECHI”
Dacă standardele celor șase unități de măsură de bază se bazează pe constante fizice și nu depind de „fier”, atunci kilogramul este ultimul artefact standard. Adică, deși perfect, dar un obiect.
Niciun capac și buncăr nu poate salva metalul de la „pierderea în greutate” Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
„Standardul mondial pentru kilogram este o greutate stocată în Sevres, lângă Paris”, explică Gogolinsky. - Există copii ale acestuia în toate institutele metrologice ale lumii. Situația este următoarea: dacă furi kilogramul primar în Franța, atunci întreaga lume va pierde un kilogram.
Principalul kilogram rus (și fratele său geamăn de rezervă) are 125 de ani. Este o greutate realizată dintr-un aliaj de platină și iridiu cu o înălțime și un diametru de 39 milimetri. Un kilogram este depozitat sub un capac etanș într-un seif în spatele a trei încuietori dintr-un buncăr separat într-un laborator cu o anumită umiditate și temperatură, care se află în clădirea „termos”.
Kilogramul perfect exprimat în termeni de constante este visul unui metrolog Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Scoatem standardul la fiecare cinci ani pentru comparație cu exemplare, - spune deținătorul kilogramului Viktor Snegov. - Ultima dată când au fost comparate cu standardul parizian a fost în 1993 și 2013.
Dar chiar și în astfel de condiții, kilogramul rus „a slăbit”. Până în prezent, o microgramă cu o eroare de măsurare de trei micrograme. Dar progenitorul său francez de-a lungul timpului a devenit mai ușor cu cincizeci de micrograme. Motivul, sugerează oamenii de știință, este mișcarea atomilor și microtransferul particulelor de metal către suporturi în timpul comparațiilor.
Deschiderea unui seif cu un kilogram este o procedură solemnă și laborioasă Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Standardul mondial anterior pentru kilogram era mult mai puțin fiabil și convenabil: era un decimetru cub de apă distilată. Standardul de masă depindea involuntar de standardul de lungime. Acum există comparatoare de vid - scale ultra-moderne care sunt capabile să numere un obiect după atomi.
Comparatorul este un sold care poate conta atomii Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
„În limita erorii, kilogramul nostru actual nu s-a schimbat, dar cerințele sunt în creștere”, spune Kirill Gogolinsky. - Există o problemă nu numai de acuratețe, ci și de conservare și reproducere a kilogramului ca atare.
43 ZERO
Economia și industria în curs de dezvoltare necesită creșterea numărului de zecimale.
"Redefinirea a demarat de mult: industriile de precizie, cum ar fi farmacologia, se dezvoltă activ", notează Alexey Abramov. - Dar contribuția metrologiei la economie este de 1% din PIB.
Standardul de masă de rezervă are, de asemenea, o vechime de 125 de ani Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Comunitatea mondială intenționează să treacă de la standarde create de om la valori cuantice absolut precise în 2018.
„Există două proiecte internaționale dedicate noului standard al kilogramului”, explică Viktor Snegov. - Primul este determinarea kilogramului prin constanta Planck folosind așa-numitele scale de wați, care compară energia mecanică și electrică. Al doilea este calea constantei Avogadro și a sferei de siliciu.
O minge de kilogram de izotop de siliciu 28 poate fi confundată cu aceeași greutate. Dar există o diferență importantă: oamenii de știință știu câți atomi sunt în această minge. Este - este înfricoșător să spun - aproximativ cincizeci de milioane de bucăți (după cinci - 43 zero). Dacă omenirea trece de la o greutate la o sferă, atunci la întrebarea ce este un kilogram va primi răspuns: „Aceasta este masa a atât de mulți atomi de siliciu-28”. Comparatorii vor ajuta la reproducerea noilor standarde. Și fără îmbătrânire a metalului, fără discrepanțe.
Principalul kilogram al Rusiei are mulți „descendenți” din oțel Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Siliciul este un element foarte stabil: se descompune după miliarde de ani, stratul său de oxidare este minim, - explică oamenii de știință. „Are o structură cristalină clară, astfel încât măcinarea poate atinge același număr de atomi în diametru în toate direcțiile. Mingea este cea mai optimă formă.
Există aproximativ o sută de astfel de sfere în lume acum. Primele două au costat două milioane de euro: doar lustruirea celui mai pur siliciu fabricat în Rusia, care a avut loc în Australia, a durat doi ani.
ÎN ACEST MOMENT:
Un technopark va apărea în Lomonosov, unde vor fi create noi standarde
În lupta pentru independența față de importuri, Rusia „presează” metrologia. Un technopark va apărea pe baza Institutului de cercetare Mendeleev din Lomonosov, unde vor crea noi standarde și vor dezvolta sisteme automate de măsurare.
„Technoparkul va uni dezvoltatorii și producătorii ruși de echipamente de măsurare și competența Rosstandart”, spune Andrey Khovanskiy, șeful departamentului de proiecte de investiții la VNIIM, numit după Mendeleev. - Planificăm excluderea completă a importurilor. Dacă acum este de 89%, până în 2020 va fi cel puțin cincizeci.
VNIIM numit după Mendeleev / kp.ru
Technoparkul va fi pe deplin operațional în 2022. Acum pe locul de 35,5 hectare există optsprezece clădiri, inclusiv clădiri unice: clădiri imune la zgomot, laboratoare subterane. Adevărat, au nevoie de reparații. În prima etapă, cinci clădiri industriale, un complex logistic, o clădire de birouri și trei clădiri rezidențiale pentru specialiști nerezidenți vor apărea pe site.
Proiectarea va dura un an, repararea și construcția alți doi. Totul are nevoie de 9,1 miliarde de ruble.
VNIIM numit după Mendeleev / kp.ru
În primul rând, tehnoparcul se va ocupa de sisteme automate de măsurare în domeniul ecologiei. Planurile includ măsurători electrochimice pentru medicină, metrologia sistemelor cibernetice „inteligente”, metrologia gazului și complexul petrochimic. Și în același timp - dezvoltarea bazei de referință. Mai mult, rezidenții vor face acest lucru numai cu propriile echipamente.
„Discutăm despre un pachet de stimulente fiscale pentru tehnoparcuri”, spune Maxim Meiksin, președintele Comitetului pentru industrie și inovare din Sankt Petersburg. - Crearea echipamentelor de măsurare și a tuturor celor legate de acesta vor fi incluse în lista activităților pentru care cotele de impozitare vor fi reduse la zero.
Aproximativ zece organizații sunt deja gata să lucreze în tehnoparc. Smolny crede că tehnoparcul Lomonosov va deveni un „proiect serios de descoperire”.
Anna POSLYANOVA
