Физики решились переопределить основные единицы измерения

Одна из копий эталона килограмма. Фото Danish National Metrology Institute

Физики решились переопределить основные единицы измерения

Ученые решили переопределить ампер, моль, кельвин и килограмм. Соответствующее предложение было утверждено на Генеральной конференции по мерам и весам, прошедшей в Париже. Окончательно новые определения могут быть приняты уже в 2014 году, после того как предложение пройдет все необходимые формальности.

Известно, что все единицы в системе СИ сводятся к семи основным - ампер (сила тока), моль (количество вещества), килограмм (масса), кельвин (температура), секунда (время), метр (расстояние) и кандела (cила света). Три из них - секунда, метр и кандела - при этом связаны с фундаментальными константами.

Например, окончательно утвержденное в 1997 году определение секунды - интервал времени, равный 9192631770 периодам излучения атома цезия-133 при переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома в покое и при абсолютном нуле. Несмотря на громоздкость этого определения, оно удобнее для применения в физике, чем связанное с вращением Земли.

До последнего времени четыре других величины - ампер, моль, кельвин и килограмм - определялись исходя из других соображений. Например, кельвин связан с тройной точкой воды (при определенном соотношении давления и температуры вода может существовать сразу в трех состояниях), а килограмм определен при помощи эталона из платино-иридиевого сплава, хранящегося в палате мер и весов. В рамках нового предложения оставшиеся единицы планируется также переопределить новым образом.

Согласно принятому предложению, ампер - это сила тока, при которой элементарный электрический заряд равен 1,60217653 x 10^-19 кулона (кулон определяется как заряд, прошедший через проводник при силе тока в один ампер за одну секунду). Кельвин предлагается определить так, чтобы постоянная Больцмана была равна 1,3806505 x 10^-23 джоулей на кельвин, моль - чтобы постоянная Авогадро была в точности 6,0221415 x 10²³ на моль, а килограмм - чтобы постоянная Планка была равна 6,6260693 x 10^-34 джоулей-секунд. Список предлагаемых изменений можно посмотреть здесь.

В конце сентября 2011 года в New Journal of Physics появилась статья, в которой физики предъявили очередное подтверждение фундаментальности квантового эффекта Холла - дискретности холловского сопротивления в двумерном проводнике в присутствии сильного магнитного поля перпендикулярного плоскости и низкой температуре. Как следствие, ученые предложили использовать этот эффект для определения ампера и килограмма через их связь с постоянной Планка.