Raziskovalni inštitut Mendeleev v Sankt Peterburgu ima poleg dragocenega kilograma še standardni meter, amper in kelvin
V kaj bi se spremenilo naše življenje, če bi merske enote nenadoma izginile - vsi ti volti, grami, kelvin? Niti ne glejte televizije, niti ne hodite v trgovino, niti se ne oblačite glede na vreme. In to so še vedno rože.
- Vsako prejemanje informacij - vizualnih, besedilnih, slušnih - je pravzaprav merjenje: ko ločimo besede, simbole, slike, jih primerjamo z nečim, - pojasnjuje Kirill Gogolinsky, direktor Mendeleejevega vseslovenskega raziskovalnega inštituta za meroslovje. - Natančnost meritev določa stopnjo gospodarskega razvoja države in hitrost njenega razvoja.
VELIKI SEDEM
Meroslovje, veda, ki zagotavlja enotnost meritev, pomaga govoriti isti jezik po vsem svetu. Če ne bi bilo nje, človeštvo ne bi moglo organizirati trgovine, vzpostaviti dela inženirskih komunikacij, niti sestaviti avtomobila.
Inštitut Mendeleev - zibelka ruskega meroslovja Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Izvedba mere je bodisi naprava (na primer ravnilo) bodisi predmet (enake teže). Naprave in predmeti, iz katerih so narejene številne kopije, se imenujejo standardi. Vsaka država si prizadeva ustvariti čim več standardov in za to uporabiti najvišje tehnologije, da ne bi vsakič šla po sosede ali v Francijo po idealno težo (tam je shranjen glavni kilogram sveta).
Promocijski video:
- Danes je v naši državi 164 standardov, - pojasnjuje vodja Rosstandarta Aleksej Abramov. - Rusija je ena od petih držav, ki aktivno spodbujajo meroslovje.
Nekateri standardi so shranjeni v "termosu", stavbi znotraj stavbe Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
54 od 164 standardov hrani Raziskovalni inštitut Mendelejeva, "zibelke ruskega meroslovja". Vsi svetovni standardi se rodijo iz sedmih osnovnih količin: meter (dolžina), kilogram (masa), sekunda (čas), amper (električni tok), kelvin (temperatura), mol (količina snovi) in kandela (svetilnost).
Državni standardi so nacionalni zaklad. Toda ta veličastna sedmerica je med njimi najbolj dragocena. In štirje merilniki - meter, amper, kelvin in kilogram - so shranjeni v Sankt Peterburgu.
NAJBOLJŠE NA ZEMLJI
- V kelvinu smo najboljši na svetu! - pravijo na inštitutu. - Domači razvoj lahko razširi območje do 3.473 stopinj Kelvina in zmanjša napako pri razmnoževanju za pol in dvakrat.
Kelvin zaseda pol sobe Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Nič na Kelvinovi lestvici je enaka minus 273 stopinj Celzija. Temperaturni standard še zdaleč ni podoben termometru: namestitev najbolj zapletenih toplotnih oddajnikov, različnih leč, dveh popolnoma črnih teles in več računalnikov, ki temeljijo na kvantnih učinkih, zavzame pol prostora. Sedemdeset odstotkov delov je ruskih.
Prostor, v katerem kelvin "živi", ima stalno temperaturo: tudi kratkotrajno bivanje skupine ljudi v laboratoriju vpliva na odčitke.
Merilnik temperature je sestavljen iz številnih oddajnikov in leč Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Zdaj primerjamo naš kelvin z japonskim, - razlaga skrbnik kelvina Anatolij Pohodun. - Sam postopek traja veliko časa: primerjava v enem trenutku - približno dve uri, vendar je v mnogih nujna. Ena oseba tega ne more storiti. Priprava na to primerjavo je trajala deset let.
HLADNI PAR
Kralj med električnimi količinami je amper. Toda počasi pride do preusmeritve na kvantne standarde volt (napetost) in ohm (upor). Volt "živi" v kompleksni instalaciji, nameščeni v zaščiteni sobi. Meritve se izvajajo pri izredno nizkih temperaturah.
- Pri reprodukciji posebnih električnih količin se uporabljajo najnižje temperature, - pojasnjuje imetnik volta Aleksander Katkov. - Temperature dosežejo millikelvin. Toplotne vibracije atomov v njih so tako majhne, da ne uničijo električnih lastnosti materialov. Volti pri štirih kelvinah se merijo z natančnostjo od deset do minus enajste moči.
Približno tako je videti referenčni volt Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
V bistvu je volt mikrovezje, vgrajeno v tekoči helij. "Razvili smo edini prenosni voltni standard na svetu," ugotavlja Kirill Gogolinsky. - S pomočjo njega so bile izvedene mednarodne primerjave in pokazali smo najboljše rezultate na svetu.
Ohm ima tudi raje skrajni mraz. Upor lahko zasledimo dobesedno z enim elektronom.
- Ena od težav je sedanje magnetno polje, - pravi skrbnik ohma Jurij Semenov. - Iz njega ni enostavno dobiti mikrostruktur. Izmeriti pa moramo nano-količine.
… In tako - oh Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Sredi Voltovega laboratorija je kamnita miza. A to ni le kos pohištva: to je … vrh trinadstropne 750-tonske temelje ločene stavbe v stavbi. Betonski "termos" je neodvisen od zunanjih sten. Navsezadnje niti najmanjše vibracije - od zasedenega Moskovskega prospekta, od bližnje postaje podzemne železnice Tekhnologichesky Institut, od tramvajev, ki vozijo po Zagorodnem - ne bi smele doseči svetinje, do kilograma.
"RAZMIŠLJANJE" IN "STARANJE"
Če standardi šestih osnovnih merskih enot temeljijo na fizičnih konstantah in niso odvisni od "železa", je kilogram zadnji standard za artefakte. To je, čeprav popoln, vendar predmet.
Nobene kapice in lija ne morejo rešiti kovine pred "izgubo teže" Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
"Svetovni standard za kilogram je teža, ki je shranjena v kraju Sevres blizu Pariza," pojasnjuje Gogolinsky. - Kopije le-teh obstajajo v vseh meroslovnih inštitutih sveta. Stanje je tako: če v Franciji ukradete primarni kilogram, bo cel svet izgubil en kilogram.
Glavni ruski kilogram (in njegov rezervni brat dvojček) je star 125 let. Gre za utež iz zlitine platine in iridija z višino in premerom 39 milimetrov. Kilogram shranimo pod nepredušno pokrovčkom v sefu za tremi ključavnicami v ločenem bunkerju v laboratoriju z določeno vlažnostjo in temperaturo, ki se nahaja v stavbi "termosa".
Popoln kilogram, izražen v konstantah, so meroslovne sanje Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Standard vzamemo vsakih pet let za primerjavo s kopijami, - pravi imetnik kilograma Viktor Snegov. - Nazadnje so jih primerjali s pariškim standardom v letih 1993 in 2013.
A tudi v takih razmerah je ruski kilogram "shujšal". Zaenkrat en mikrogram z merilno napako treh mikrogramov. Toda njegov francoski rodovitnik je sčasoma postal lažji za petdeset mikrogramov. Razlog, po mnenju znanstvenikov, je gibanje atomov in mikroprenos kovinskih delcev na nosilce med primerjavami.
Odpiranje sefa s kilogrami je svečan in naporen postopek Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Prejšnji svetovni standard za kilogram je bil veliko manj zanesljiv in priročen: šlo je za kubični decimeter destilirane vode. Standard mase je bil nehote odvisen od standarda dolžine. Zdaj obstajajo vakuumski primerjalniki - ultra moderne tehtnice, ki lahko štejejo predmet po atomih.
Primerjalnik - lestvice, ki lahko štejejo atome Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
"Znotraj napake se naš trenutni kilogram ni spremenil, zahteve pa naraščajo," pravi Kirill Gogolinsky. - Težava ni le v natančnosti, ampak tudi v ohranjanju in reprodukciji kilograma kot takega.
43 NIČ
Gospodarstvo in industrija v razvoju zahtevata povečanje števila decimalnih mest.
"Ponovna opredelitev je že zdavnaj: natančne industrije, kot je farmakologija, se aktivno razvijajo," ugotavlja Aleksej Abramov. - Toda prispevek meroslovja k gospodarstvu je en odstotek BDP.
Standard rezervne mase je star tudi 125 let. Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Svetovna skupnost namerava v letu 2018 od umetnih standardov preiti na popolnoma natančne kvantne vrednosti.
"Obstajata dva mednarodna projekta, ki sta posvečena novemu kilogramu," pojasnjuje Viktor Snegov. - Prva je določitev kilograma s pomočjo Planckove konstante s pomočjo tako imenovanih vatnih lestvic, ki primerjajo mehansko in električno energijo. Druga je pot konstantnega Avogadra in silicijeve krogle.
Kilogramsko kroglico silicijevega izotopa 28 lahko zamenjamo za enako težo. A obstaja ena pomembna razlika: znanstveniki vedo, koliko atomov je v tej krogli. Strašno je reči, da je približno petdeset kosov septilijonov (po petih - 43 nič). Če se človeštvo iz uteži premakne na kroglo, bo odgovorjeno na vprašanje, koliko kilograma je: "To je masa toliko silicijevih atomov 28." Primerjalniki bodo pomagali reproducirati nove standarde. In brez staranja kovine, brez odstopanj.
Glavni kilogram Rusije ima veliko "potomcev" iz jekla Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Silicij je zelo stabilen element: propada po milijardah let, njegova oksidacijska plast je minimalna, - pojasnjujejo znanstveniki. - Ima jasno kristalno strukturo, tako da lahko z mletjem dosežemo enako število premerov atomov v vseh smereh. Žoga je najbolj optimalne oblike.
Zdaj je na svetu približno sto takih sfer. Prva dva sta stala dva milijona evrov: samo poliranje najčistejšega silicija ruske izdelave, ki je potekalo v Avstraliji, je trajalo dve leti.
TAKOJ:
V Lomonosovu se bo pojavil tehnopark, kjer bodo nastali novi standardi
V boju za neodvisnost od uvoza Rusija "pritiska" na meroslovje. Na podlagi Raziskovalnega inštituta Mendeleev v Lomonosovu se bo pojavil tehnopark, kjer bodo ustvarili nove standarde in razvili avtomatske merilne sisteme.
"Technopark bo združil ruske razvijalce in proizvajalce merilne opreme ter kompetenco podjetja Rosstandart," pravi Andrey Khovanskiy, vodja oddelka za investicijske projekte v VNIIM po imenu Mendelejev. - Načrtujemo popolno izključitev uvoza. Če je zdaj 89 odstotkov, jih bo do leta 2020 vsaj petdeset.
VNIIM poimenovan po Mendeljejevem / kp.ru
Tehnopark bo v celoti obratoval leta 2022. Zdaj je na površini 35,5 hektarja osemnajst zgradb, vključno z edinstvenimi zgradbami: zgradbami, odpornimi proti hrupu, podzemnimi laboratoriji. Res je, da potrebujejo popravila. V prvi fazi se bo na lokaciji pojavilo pet industrijskih stavb, logistični kompleks, poslovna stavba in tri stanovanjske stavbe za nerezidenčne strokovnjake.
Oblikovanje bo trajalo eno leto, popravila in gradnja še dve. Za vse je treba 9,1 milijarde rubljev.
VNIIM poimenovan po Mendeljejevem / kp.ru
Najprej se bo tehnopark ukvarjal z avtomatiziranimi merilnimi sistemi na področju ekologije. Načrti vključujejo tudi elektrokemične meritve v medicini, meroslovje "pametnih" kiber-fizičnih sistemov, meroslovje plina in petrokemični kompleks. In hkrati - razvoj referenčne baze. Poleg tega bodo prebivalci to počeli samo na svoji opremi.
"Razpravljamo o paketu davčnih spodbud za tehnoparke," pravi Maxim Meiksin, predsednik peterburškega odbora za industrijo in inovacije. - Ustvarjanje merilne opreme in vse, kar je z njo povezano, bo vključeno na seznam dejavnosti, za katere bodo davčne stopnje ničelne.
Približno deset organizacij je že pripravljenih za delo v tehnoparku. Smolny verjame, da bo tehnološki park Lomonosov postal "resen prebojni projekt".
Anna POSLYANOVA