Pored vrijednog kilograma, Istraživački institut Mendeleev u Sankt Peterburgu ima i standardni mjerač, amper i kelvin
U što bi se pretvorio naš život da mjerne jedinice iznenada nestanu - svi ti volti, grami, kelvin? Niti gledajte TV, niti idite u trgovinu, niti se oblačite prema vremenu. A ovo su još uvijek cvijeće.
- Bilo kakvo primanje informacija - vizualnih, tekstualnih, slušnih - zapravo je mjerenje: kad razlikujemo riječi, simbole, slike, uspoređujemo ih s nečim - objašnjava Kirill Gogolinsky, direktor Mendelejevskog sveruskog znanstveno-istraživačkog instituta za mjeriteljstvo. - Točnost mjerenja određuje razinu gospodarskog razvoja države i tempo njenog razvoja.
VELIKA SEDAM
Mjeriteljstvo, znanost koja osigurava ujednačenost mjerenja, pomaže da se istim jezikom govori cijelom svijetu. Da nije bilo nje, čovječanstvo ne bi moglo organizirati trgovinu, uspostaviti rad inženjerskih komunikacija, čak ni sastaviti automobil.
Institut Mendelejev - kolijevka ruskog mjeriteljstva Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Utjelovljenje mjere je ili uređaj (na primjer, ravnalo) ili predmet (iste težine). Uređaji i predmeti od kojih se izrađuju brojne kopije nazivaju se standardima. Svaka država nastoji stvoriti što više standarda i za to primijeniti najviše tehnologije, kako ne bi svaki put otišla kod susjeda ili u Francusku radi idealne težine (tamo je uskladišten glavni kilogram svijeta).
Promotivni video:
- Danas u našoj zemlji postoje 164 standarda, - objašnjava šef Rosstandart Aleksej Abramov. - Rusija je jedna od pet zemalja koje aktivno promiču mjeriteljstvo.
Neki od standarda pohranjeni su u `termosu`, zgradi unutar zgrade Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
54 od 164 standarda čuva se u Istraživačkom institutu Mendelejeva, „kolijevci ruskog mjeriteljstva“. Svi svjetski standardi rađaju se iz sedam osnovnih veličina: metar (duljina), kilogram (masa), sekunda (vrijeme), amper (električna struja), kelvin (temperatura), mol (količina tvari) i kandela (intenzitet svjetlosti).
Državni standardi nacionalno su blago. Ali ova je veličanstvena sedmorka najvrjednija među njima. A četiri mjere - metar, amper, kelvin i kilogram - pohranjene su u Sankt Peterburgu.
NAJBOLJE NA ZEMLJI
- U kelvinu smo najbolji na svijetu! - kažu iz instituta. - Domaća dostignuća mogu proširiti raspon do 3.473 stupnja Kelvina i smanjiti pogrešku u reprodukciji jedan i pol do dva puta.
Kelvin zauzima pola sobe Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Nula na Kelvinovoj skali jednaka je minus 273 Celzijeva stupnja. Temperaturni standard izgleda daleko od termometra: instalacija najsloženijih toplinskih zračnika, raznih leća, dva apsolutno crna tijela i nekoliko računala, temeljenih na kvantnim efektima, zauzima pola sobe. Sedamdeset posto dijelova su ruski.
Prostorija u kojoj kelvin "živi" održava se na konstantnoj temperaturi: čak i kratak boravak grupe ljudi u laboratoriju utječe na očitanje.
Mjera temperature sastoji se od mnogih zračnika i leća Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Sad uspoređujemo svoj kelvin s japanskim, - objašnjava čuvar kelvina Anatolij Pohodun. - Sam postupak traje puno vremena: usporedba u jednom trenutku - oko dva sata, a ipak je u mnogim potrebna. Jedna osoba to ne može učiniti. Trebalo je deset godina da se pripremimo za ovu usporedbu.
HLADNI PAR
Kralj među električnim veličinama je amper. Ali polako dolazi do preorijentacije na kvantne standarde volta (napona) i ohma (otpora). Volt "živi" u složenoj instalaciji smještenoj u zasitovanoj sobi. Mjerenja se provode na ultra niskim temperaturama.
- Najniže temperature koriste se pri reprodukciji posebnih električnih veličina, - objašnjava čuvar volta Alexander Katkov. - Temperature dosežu millikelvin. U njima su toplinske vibracije atoma toliko male da ne uništavaju električna svojstva materijala. Volti na četiri kelvina mjere se s točnošću od deset do minus jedanaeste snage.
Otprilike tako izgleda referentni volt Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
U osnovi, volt je mikrovezje ugrađeno u tekući helij. "Razvili smo jedini prijenosni volt standard na svijetu", napominje Kirill Gogolinsky. - Uz pomoć njega izvršene su međunarodne usporedbe, a mi smo pokazali najbolje rezultate na svijetu.
Ohm također više voli ekstremnu hladnoću. Otpor može doslovno pratiti jedan elektron.
- Jedan od problema je sadašnje magnetsko polje, - kaže čuvar ohma Jurij Semenov. - Nije lako izvući mikrostrukture iz nje. Ali moramo mjeriti nano-veličine.
… I tako - oh Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Usred Voltovog laboratorija nalazi se kameni stol. Ali ovo nije samo komad namještaja: to je … vrhunac trokatne temelje od 750 tona zasebne zgrade smještene unutar zgrade. Betonski "termos" neovisan je o vanjskim zidovima. Uostalom, ni najmanje vibracije - od prometnog Moskovskog prospekta, od obližnje metro stanice Tekhnologicheskiy Institut, od tramvaja koji prometuju Zagorodnim - ne bi smjele doći do svetinje, do kilograma.
"RAZMIŠLJANJE" I "STARANJE"
Ako se standardi šest osnovnih mjernih jedinica temelje na fizičkim konstantama i ne ovise o "željezu", tada je kilogram posljednji standard za artefakt. To jest, iako savršen, ali objekt.
Nijedna kapica i lijevak ne mogu spasiti metal od „mršavljenja“Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
"Svjetski standard za kilogram je uteg koji se čuva u Sevresu blizu Pariza", objašnjava Gogolinsky. - Postoje njegove kopije u svim mjeriteljskim institutima svijeta. Situacija je sljedeća: ako u Francuskoj ukradete primarni kilogram, cijeli će svijet izgubiti jedan kilogram.
Glavni ruski kilogram (i njegov rezervni brat blizanac) star je 125 godina. Riječ je o utegu izrađenom od legure platine i iridija visine i promjera 39 milimetara. Kilogram se skladišti pod hermetičkim zatvaračem u sefu iza tri brave u zasebnom bunkeru u laboratoriju s određenom vlagom i temperaturom, koji se nalazi u zgradi "termosa".
Savršeni kilogram izražen konstantama san je mjeritelja Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Standard vadimo svakih pet godina za usporedbu s primjercima, - kaže čuvar kilograma Viktor Snegov. - Posljednji put su ih uspoređivali s pariškim standardom 1993. i 2013. godine.
No, čak je i u takvim uvjetima ruski kilogram "smršavio". Do sada jedan mikrogram s pogreškom mjerenja od tri mikrograma. Ali njegov je francuski rodonačelnik s vremenom postao lakši za pedeset mikrograma. Razlog je, sugeriraju znanstvenici, pomicanje atoma i mikroprijenos metalnih čestica na nosače tijekom usporedbi.
Otvaranje sefa s kilogramom svečan je i naporan postupak Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Prethodni svjetski standard za kilogram bio je mnogo manje pouzdan i prikladan: bio je to kubni decimetar destilirane vode. Standard mase nehotično je ovisio o standardu duljine. Sada postoje vakuumske komparatore - ultramoderne vage koje su sposobne prebrojati objekt po atomima.
Usporednik je vaga koja može brojati atome Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
"Unutar granice pogreške, naš se trenutni kilogram nije promijenio, ali zahtjevi rastu", kaže Kirill Gogolinsky. - Postoji problem ne samo točnosti, već i očuvanja i reprodukcije kilograma kao takvog.
43 NULA
Gospodarstvo i industrija u razvoju zahtijevaju povećanje broja decimalnih mjesta.
"Redefiniranje je odavno trebalo: precizne industrije, poput farmakologije, aktivno se razvijaju", napominje Aleksej Abramov. - Ali doprinos mjeriteljstva gospodarstvu iznosi jedan posto BDP-a.
Standard rezervne mase također je star 125 godina Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
Svjetska zajednica planira prijeći od umjetnih standarda do apsolutno preciznih kvantnih vrijednosti u 2018. godini.
"Postoje dva međunarodna projekta posvećena novom standardu kilograma", objašnjava Viktor Snegov. - Prvo je određivanje kilograma kroz Planckovu konstantu pomoću takozvanih vat-skala koje uspoređuju mehaničku i električnu energiju. Drugi je put konstantnog Avogadra i silicijske sfere.
Kilogramska kuglica silicijskog izotopa 28 može se zamijeniti za istu težinu. No, postoji jedna važna razlika: znanstvenici znaju koliko je atoma u ovoj kugli. Užasno je reći da postoji pedesetak komada septilliona (nakon pet - 43 nule). Ako se čovječanstvo premjesti s utega na kuglu, tada će se odgovoriti na pitanje što je kilogram: "Ovo je masa toliko atoma silicija-28". Usporednici će pomoći u reprodukciji novih standarda. I bez starenja metala, bez odstupanja.
Glavni kilogram Rusije ima mnogo “ potomstva“ izrađen od čelika Foto: Oleg KUZENKOV / kp.ru
- Silicij je vrlo stabilan element: propada nakon milijardi godina, njegov oksidacijski sloj je minimalan, - objašnjavaju znanstvenici. „Ima bistru kristalnu strukturu, pa se brušenjem može postići jednak broj promjera atoma u svim smjerovima. Lopta je najoptimalniji oblik.
U svijetu postoji stotinjak takvih sfera. Prva dva koštala su dva milijuna eura: samo poliranje najčišćeg silicija ruske proizvodnje, koje se odvijalo u Australiji, trajalo je dvije godine.
U OVO VRIJEME:
U Lomonosovu će se pojaviti tehnopark, gdje će se stvoriti novi standardi
U borbi za neovisnost od uvoza, Rusija "pritišće" mjeriteljstvo. Tehnopark će se pojaviti na bazi Istraživačkog instituta Mendeleev u Lomonosovu, gdje će stvoriti nove standarde i razviti automatske mjerne sustave.
"Technopark će ujediniti ruske programere i proizvođače mjerne opreme i kompetencije Rosstandarta", kaže Andrey Khovanskiy, voditelj odjela za investicijske projekte u VNIIM-u nazvanom po Mendeleevu. - Planiramo potpuno isključenje uvoza. Ako je sada 89 posto, tada će do 2020. biti barem pedeset.
VNIIM nazvan po Mendeljejevu / kp.ru
Tehnopark će u potpunosti raditi 2022. godine. Sada se na prostoru od 35,5 hektara nalazi osamnaest zgrada, uključujući jedinstvene zgrade: zgrade zaštićene od buke, podzemni laboratoriji. Istina, trebaju popravke. Tijekom prve faze na lokaciji će se pojaviti pet industrijskih zgrada, logistički kompleks, poslovna zgrada i tri stambene zgrade za nerezidentne stručnjake.
Dizajn će trajati godinu dana, popravak i izgradnja još dvije. Za sve treba 9,1 milijardu rubalja.
VNIIM nazvan po Mendeljejevu / kp.ru
Prije svega, tehnopark će se baviti automatiziranim mjernim sustavima u području ekologije. Planovi također uključuju elektrokemijska mjerenja za medicinu, mjeriteljstvo "pametnih" kiber-fizičkih sustava, mjeriteljstvo plina i petrokemijski kompleks. I istodobno - razvoj referentne baze. Štoviše, stanovnici će to raditi samo na svojoj opremi.
"Razgovaramo o paketu poreznih poticaja za tehnoparkove", kaže Maxim Meiksin, predsjednik odbora za industriju i inovacije Sankt Peterburga. - Stvaranje mjerne opreme i sve što je s njom povezano bit će na popisu djelatnosti za koje će se porezne stope poništiti.
Desetak organizacija već je spremno za rad u tehnoparku. Smolny vjeruje da će Tehnopark Lomonosov postati "ozbiljan probojni projekt".
Anna POSLYANOVA
