Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«ИПК» перенаправляется сюда. По пластиковому материалу см. IPK Акрил-поливинилхлорид .
Реплика прототипа килограмма, представленная в Cité des Sciences et de l'Industrie , с защитным двойным стеклянным колпаком.

Международный прототип Килограмм (далее по метрологов как ИПК или Le Grand K , иногда называют Ур -kilogram, [1] [2] или urkilogram, [3] в частности , авторами на немецком языке , пишущих на английском языке [3] [4] : 30 [5] : 64 ) - это объект, который использовался для определения величины массы килограмма с 1889 года, когда он заменил Kilogram des Archives , [6] до 2019 года, когда он был заменен новое определение килограммана основе физических констант . [7] В то время IPK и его дубликаты использовались для калибровки всех других эталонов массы в килограммах на Земле.

IPK представляет собой объект размером примерно с мяч для гольфа, изготовленный из платинового сплава, известного как «Pt ‑ 10Ir», который на 90% состоит из платины и 10% иридия (по массе), и превращается в прямоугольный цилиндр с высотой, равной его диаметру. примерно на 39 миллиметров, чтобы уменьшить площадь поверхности. [8] Добавление 10% иридия улучшило показатели полностью платиновых килограммов архивов за счет значительного увеличения твердости , сохраняя при этом многие достоинства платины: исключительную стойкость к окислению , чрезвычайно высокую плотность (почти в два раза плотнее свинца и более чем в 21 раз больше). плотный как вода ), удовлетворительной электропроводностью и теплопроводностью , а также низкой магнитной восприимчивостью . IPK и его шесть родственных копий хранятся в Международном бюро мер и весов (известном своими французскими инициалами BIPM) в экологически безопасном сейфе в нижнем хранилище, расположенном в подвале павильона BIPM в Сен-Клу. [Примечание 1] на окраине Парижа (см. Внешние изображенияниже, для фотографий). Для открытия хранилища требуются три независимо управляемых ключа. Официальные копии IPK были предоставлены другим странам в качестве национальных стандартов. Их сравнивали с IPK примерно каждые 40 лет, что обеспечивало прослеживаемость локальных измерений до IPK. [9]

Создание [ править ]

Метрическая Конвенция была подписана 20 мая 1875 г. и далее формализованных метрической системы (предшественник к SI ), быстро приводя к производству ИПК. IPK - один из трех цилиндров, изготовленных в 1879 году компанией Johnson Matthey , которая продолжала производить почти все национальные прототипы по мере необходимости, пока новое определение килограмма не вступило в силу в 2020 году. [10] [11] В 1883 году масса из ИПК было установлено, что неотличимы от из килограмм Des Archives сделал восемьдесят четыре года до начала , и был официально ратифицирован на килограмм на 1 - й ГКМВ в 1889. [8]

Копии IPK [ править ]

Национальный прототип килограмма K20, один из двух прототипов, хранящихся в Национальном институте стандартов и технологий США в Гейтерсбурге, штат Мэриленд , которые служат в качестве основных эталонов для определения всех единиц массы и веса в Соединенных Штатах. Это копия для всеобщего обозрения, показанная в том виде, в котором она обычно хранится, под двумя колпаками.

Различным экземплярам ИПК в литературе даны следующие обозначения:

  • Сам IPK, хранящийся в хранилище BIPM в Сен-Клу , Франция.
  • Шесть сестринских копий: K1, 7, 8 (41), [Примечание 2] 32, 43 и 47. [12] Хранятся в том же хранилище в BIPM.
  • Десять рабочих копий: восемь (9, 31, 42 ′, 63, 77, 88, 91 и 650 [Примечание 3] ) для повседневного использования и две (25 и 73) для специального использования. [13] Хранится в калибровочной лаборатории МБМВ в Сен-Клу, Франция.
  • Национальные прототипы, хранящиеся в [14] [15] [16] [17] Аргентине (30), Австралии (44 и 87), Австрии (49), Бельгии (28 и 37), Бразилии (66), Канаде (50 и 74), Китай (60 и 64; 75 в Гонконге ), Чехия (67), Дания (48), Египет (58), Финляндия (23), Франция (35), Германия (52, 55 и 70), Венгрия (16), Индия (57), Индонезия (46), Израиль(71), Италия (5 и 76), Япония (6, 94 и E59), Казахстан , Кения (95), Мексика (21, 90 и 96), Нидерланды (53), Северная Корея (68), Норвегия (36). ), Пакистан (93), Польша (51), Португалия (69), Румыния (2), Россия (12 и 26 [18] ), Сербия (11 и 29), Сингапур (83), Словакия (41 и 65). , ЮАР (56), Южная Корея (39, 72 и 84), Испания(24 и 3), Швеция (40 и 86), [19] Швейцария (38 и 89), Тайвань (78), Таиланд (80), Турция (54 [20] ), Великобритания (18, [21] 81 и 82), и США (20, [22] 4, 79, 85 и 92).
  • Некоторые дополнительные копии хранятся у негосударственных организаций, таких как Французская академия наук в Париже (34) и Istituto di Metrologia G. Colonnetti в Турине (62). [14]

Стабильность ИПК [ править ]

До 2019 года погрешность измерения массы ИПК по определению равнялась нулю; масса ИПК составляла килограмм. Тем не менее, любые изменения в массе IPK с течением времени можно было определить путем сравнения его массы с массой его официальных копий, хранящихся по всему миру, - редко предпринимаемый процесс, называемый «периодической проверкой». Только три проверки произошли в 1889, 1948 и 1989 годах. Например, США владеют пятью эталонами килограммов 90% платины / 10%  иридия (Pt ‑ 10Ir), два из которых, K4 и K20, относятся к исходной партии из 40 единиц. реплики доставлены в 1884 году. [Примечание 4]Прототип K20 был обозначен как главный национальный эталон массы для США. Оба они, а также из других стран периодически возвращаются в BIPM для проверки. При транспортировке прототипов проявляется большая осторожность. В 1984 году прототипы K4 и K20 перевозились вручную в пассажирских отсеках отдельных коммерческих авиалайнеров.

Обратите внимание, что ни одна из реплик не имеет массы, точно равной массе IPK; их массы калибруются и документируются как значения смещения. Например, К20, первичный стандарт США, первоначально имел официальную массу 1 кг - 39 мкг (микрограмм) в 1889 году; то есть K20 был на 39  мкг меньше, чем IPK. Проверка, проведенная в 1948 году, показала массу 1 кг - 19 мкг.. Последняя проверка, проведенная в 1989 году, показывает, что масса точно идентична первоначальному значению 1889 года. В отличие от таких переходных вариаций, американский стандарт проверки K4 постоянно снижается по массе по сравнению с IPK - и по очевидной причине: стандарты проверки используются гораздо чаще, чем первичные стандарты, и они подвержены царапинам и другому износу. Первоначально K4 поставлялся с официальной массой 1 кг - 75 мкг в 1889 году, но по состоянию на 1989 год был официально откалиброван на 1 кг - 106 мкг, а десять лет спустя - 1 кг - 116 мкг. За 110 лет K4 потерял 41  мкг по сравнению с IPK. [23]

Массовый дрейф с течением времени национальных прототипов K21 – K40 , а также двух родственных копий IPK: K32 и K8 (41). [Примечание 2] Все изменения массы относятся к IPK. Начальные смещения начального значения 1889 года относительно IPK были обнулены. [14] Все вышеизложенные измерения являются относительными ; нет исторических данных измерения массы, чтобы определить, какой из прототипов был наиболее устойчивым по отношению к инварианту природы. Вполне вероятно, что все прототипы набрали массу за 100 лет, а K21, K35, K40 и IPK просто меньше других.

Помимо простого износа, с которым могут столкнуться стандарты проверки, масса даже тщательно хранимых национальных прототипов может дрейфовать относительно IPK по разным причинам, некоторые из которых известны, а некоторые неизвестны. Поскольку IPK и его копии хранятся на воздухе (хотя и под двумя или более вложенными колпаками ), они набирают массу за счет адсорбции атмосферных загрязнений на их поверхности. Соответственно, они очищаются с помощью процесса, разработанного BIPM между 1939 и 1946 годами, известного как «метод очистки BIPM» [24], который включает в себя сильное протирание серной замшей, пропитанной в равных частях эфиром и этанолом , с последующей очисткой паром бидистиллированной водой.и дать прототипам отстояться в течение 7–10 дней перед проверкой. До того, как в 1994 году BIPM опубликовал отчет с подробным описанием относительного изменения массы прототипов, различные стандартные кузова использовали разные методы для очистки своих прототипов. До этого NIST практиковал замачивание и промывание двух прототипов сначала в бензоле , затем в этаноле, а затем их очистку струей бидистиллированного водяного пара. Очистка прототипов удаляет от 5 до 60  мкг загрязнения в зависимости от времени, прошедшего с момента последней очистки. Кроме того, вторая очистка может удалить до 10 мкг больше. После очистки - даже когда они хранятся под колпаками - IPK и его копии сразу же снова начинают набирать массу. BIPM даже разработал модель этого прироста и пришел к выводу, что он составлял в среднем 1,11  мкг в месяц в течение первых 3 месяцев после очистки, а затем снизился в среднем до 1  мкг в год после этого. Поскольку контрольные эталоны, такие как K4, не очищаются для рутинных калибровок других эталонов массы - мера предосторожности для сведения к минимуму возможности износа и повреждений при манипуляциях - модель BIPM зависимого от времени набора массы использовалась в качестве поправочного коэффициента «после очистки».

Поскольку первые сорок официальных копий изготовлены из того же сплава, что и IPK, и хранятся в аналогичных условиях, периодические проверки с использованием большого количества реплик, особенно национальных первичных эталонов, которые используются редко, могут убедительно продемонстрировать стабильность IPK. . Что стало ясно после третьей периодической проверки, проведенной между 1988 и 1992 годами, так это то, что массы всего мирового ансамбля прототипов медленно, но неумолимо расходились друг с другом. Также очевидно, что IPK потерял, возможно, 50  мкг массы за последнее столетие, а возможно, и значительно больше, по сравнению с его официальными копиями. [14] [25]Причина этого отклонения ускользнула от физиков, посвятивших свою карьеру единице массы СИ. Не было предложено ни одного правдоподобного механизма, объясняющего ни устойчивое уменьшение массы IPK, ни увеличение массы его копий, разбросанных по всему миру. [Примечание 5] [26] [27] [28] Более того, отсутствуют технические средства, позволяющие определить, страдает ли весь мировой ансамбль прототипов еще более сильные долгосрочные тенденции к росту или снижению, потому что их масса «по сравнению с инвариант природы неизвестен на уровне ниже 1000  мкг в течение 100 или даже 50 лет ". [25]Учитывая отсутствие данных, позволяющих определить, какой из мировых прототипов в килограммах был наиболее стабильным в абсолютном выражении, в равной степени справедливо заявить, что первая партия реплик, как группа, набрала в среднем около 25  мкг за сто лет в прошлом. сравнение с ИПК. [Примечание 6]

То , что это известно конкретно о ИКА является то , что он обладает краткосрочной нестабильностью около 30  мкг в течение примерно одного месяца в его массе после чистки. [29] Точная причина этого краткосрочной нестабильности не понятна , но , как полагает, влечет за собой поверхностные эффекты: микроскопические различия между прототипами полированными поверхности, возможно , усугубляется водород поглощение из - за катализ из летучих органических соединений , которые медленно осаждаются на прототипы, а также растворители на углеводородной основе, используемые для их очистки. [28] [30]

Удалось исключить множество объяснений наблюдаемых расхождений в массах прототипов мира, предложенных учеными и широкой публикой. Например, в часто задаваемых вопросах BIPM объясняется, что расхождение зависит от количества времени, прошедшего между измерениями, и не зависит от количества раз, когда прототип или его копии очищались, или возможных изменений силы тяжести или окружающей среды. [31] Отчеты, опубликованные в 2013 году Питером Кампсоном из Университета Ньюкасла, основанные на рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии образцов, которые хранились вместе с различными килограммами прототипов, предполагают, что один из источников расхождения между различными прототипами может быть связан с ртутью.это было поглощено прототипами, находящимися в непосредственной близости от приборов на основе ртути. IPK хранился в пределах сантиметров от ртутного термометра, по крайней мере, еще с конца 1980-х годов. [32] В этой работе Университета Ньюкасла было обнаружено, что шесть платиновых гирь, изготовленных в девятнадцатом веке, содержали ртуть на поверхности, самая загрязненная из которых содержала эквивалент 250  мкг ртути в пересчете на площадь поверхности килограммового прототипа.

Растущее расхождение в массах мировых прототипов и краткосрочная нестабильность в IPK побудили исследовать улучшенные методы получения гладкой поверхности с использованием алмазного точения на вновь изготовленных репликах и были одной из причин, которые привели к переопределению Килограмм. [33]

Зависимость СИ от ИПК [ править ]

До мая 2019 года величина многих единиц, составляющих систему измерения СИ, в том числе большинства единиц, используемых при измерении электричества и света, сильно зависела от стабильности Металлический цилиндр размером с мяч для гольфа, которому 142 года, хранится в хранилище во Франции.

Стабильность IPK имела решающее значение, потому что килограмм лежал в основе большей части системы измерения СИ, как она была определена и структурирована до 2019 года. Например, ньютон определяется как сила, необходимая для ускорения одного килограмма со скоростью один метр в секунду в квадрате . Если масса IPK изменится незначительно, то пропорционально изменится и ньютон. В свою очередь, паскаль , единица давления в системе СИ , определяется в ньютонах. Эта цепочка зависимости соответствует многим другим единицам измерения СИ. Например, джоуль , единица энергии в системе СИ , определяется как энергия , затрачиваемая, когда сила в один ньютон действует через один метр.. Затем будет затронута единица измерения мощности в системе СИ , ватт , которая составляет один джоуль в секунду.

До мая 2019 года ампер также определялся относительно ньютона. С величиной первичных единиц электричества, определяемой таким образом килограммом, последовали многие другие, а именно кулон , вольт , тесла и вебер . Это повлияет даже на единицы измерения света; кандела -following изменения в ватт - бы , в свою очередь влияет на просвет и люкс . 

Поскольку величина многих единиц, составляющих систему измерения СИ, до 2019 года определялась ее массой, качество IPK тщательно защищалось, чтобы сохранить целостность системы СИ. Однако средняя масса мирового ансамбля прототипов и масса IPK, вероятно, разошлись еще на 7,4  мкг после третьей периодической проверки.32  года назад. [Примечание 7] Кроме того, национальные метрологические лаборатории мира должны дождаться четвертой периодической проверки, чтобы подтвердить, сохранились ли исторические тенденции  .

Изолирующие эффекты практических реализаций [ править ]

К счастью, определения единиц СИ сильно отличаются от их практического воплощения . Например, измерительный прибор будет определен как расстояние свет проходит в вакууме в течение временного интервала 1 / 299,792,458 секунды. Однако практическая реализация метра обычно принимает форму гелий-неонового лазера, а длина метра обозначена - не определена - как1 579 800, 298 728 длин волн света от этого лазера. Теперь предположим, что официальное измерение секунды отклонилось на несколько частей на миллиард (на самом деле оно чрезвычайно стабильно с воспроизводимостью нескольких частей из 10 15 ). [34] Не будет никакого автоматического воздействия на счетчик, потому что секунда - и, следовательно, длина метра - абстрагируется с помощью лазера, составляющего практическую реализацию метра. Ученые, выполняющие калибровку измерителей, просто продолжали бы измерять то же количество длин волн лазера, пока не было достигнуто соглашение об обратном. То же самое верно и в отношении реальной зависимости от килограмма: если бы масса IPK изменилась незначительно, не было бы автоматического воздействия на другие единицы измерения, потому что их практическая реализация обеспечивает изолирующий слой абстракция. Однако любое несоответствие в конечном итоге должно быть устранено, потому что достоинством системы СИ является ее точная математическая и логическая гармония между ее единицами. Если IPK 's значение должно было быть окончательно доказано, что изменилось, одним из решений было бы просто переопределить килограмм как равный массе IPK плюс значение смещения, аналогично тому, что ранее было сделано с его репликами; например, «килограмм равен массеIPK + 42 частей на миллиард » (эквивалент 42  мкг).

Однако долгосрочным решением этой проблемы было освобождение системы SI от IPK путем разработки практической реализации килограмма, который может быть воспроизведен в различных лабораториях, следуя письменной спецификации. Величины единиц измерения в такой практической реализации должны быть точно определены и выражены в терминах фундаментальных физических констант . В то время как основные части системы СИ по-прежнему основаны на килограммах, килограмм теперь, в свою очередь, основан на неизменных универсальных константах природы.

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Frost, Наташа (12 ноября 2018 г.). «Краткая история килограмма и почему ученые готовы его переработать» . Кварц . Архивировано из оригинала 9 июня 2020 года . Дата обращения 9 июн 2020 .
  2. ^ Lyall, Сара (12 февраля 2011). «Недостающие микрограммы устанавливают стандарт на краю» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинального 21 октября 2017 года . Дата обращения 9 июн 2020 .
  3. ^ a b Ketterle, W .; Джеймисон, АО (1 мая 2020 г.). «Взгляд атомной физики на новое определение килограмма» . Физика сегодня . 73 (5): 32–38. DOI : 10.1063 / PT.3.4472 .
  4. ^ Саллер, H. (2017). Операционные симметрии: основные операции в физике . Springer. ISBN 978-3-319-58664-9.
  5. ^ Блаум Клаус (март 2006). «Высокоточная масс-спектрометрия с накопленными ионами» (PDF) . Отчеты по физике . 425 (1): 1–78. DOI : 10.1016 / j.physrep.2005.10.011 . Архивировано из оригинального (PDF) 4 апреля 2018 года . Дата обращения 9 июн 2020 .
  6. ^ "Решение 1-го CGPM (1889 г.)" . BIPM.
  7. ^ «(Бывший) международный прототип килограмма» . www.bipm.org . Проверено 29 мая 2019 .
  8. ^ а б Куинн, Т.Дж. (1986). «Новые методы производства платино-иридиевых эталонов массы» . Обзор платиновых металлов . 30 (2): 74–79.
  9. ^ Международное бюро мер и весов официального сайта: Верификация , извлекаться 4 августа 2013
  10. ^ FJ Smith. «Стандартные килограммовые веса: история прецизионного изготовления» . Платиновые металлы Ред. 17 (2) (1973) 66-68
  11. ^ Терри Куинн. От артефактов к атомам: BIPM и поиск окончательных стандартов измерения . Издательство Оксфордского университета. п. 321.
  12. ^ Международное бюро мер и весов Официальный сайт: Международный прототип килограмма и его шести официальных копий архивации сентября 26, 2007, в Wayback Machine
  13. ^ a b Сток, Майкл; Барат, Полина; Дэвис, Ричард С .; Пикард, Ален; Милтон, Мартин Дж. Т. (24 марта 2015 г.). «Калибровочная кампания против международного прототипа килограмма в ожидании нового определения килограмма, часть I: сравнение международного прототипа с его официальными копиями» . Метрология . 52 (2): 310–316. Bibcode : 2015Metro..52..310S . DOI : 10.1088 / 0026-1394 / 52/2/310 .
  14. ^ а б в г Дж. Жирар (1994). «Третья периодическая проверка национальных прототипов килограмма (1988–1992)». Метрология . 31 (4): 317–336. Bibcode : 1994Metro..31..317G . DOI : 10.1088 / 0026-1394 / 31/4/007 .
  15. ^ Международное бюро мер и весов Официальный сайт: Калибровка и сертификаты характеризации: Масса , извлекаться 4 августа 2013
  16. ^ Международное бюро мер и весов Официальный сайт: Некоторые МБМВ калибровок и услуг в массы и связанных с ними величин , получены 4 августа 2013
  17. Перейти ↑ Picard, A. (февраль 2012 г.). «Отчет директора Международного бюро мер и весов о деятельности и управлении. Приложение: научные департаменты» (PDF) . Bureau International des Poids et Mesures. Архивировано из оригинального (PDF) 31 декабря 2013 года . Проверено 3 августа 2013 года .
  18. ^ Килограмм[ Килограмм ]. Большая Советская Энциклопедия (на русском языке ) . Проверено 22 июня 2020 . Из 40 изготовленных копий прототипа две (№12 и №26) были переданы России. Эталон №12 принят в СССР в качестве государственной первичной эталона единицы массы, а №26 - в качестве эталона-копии.
  19. ^ Gutfelt Бенгт; Йоханссон, Матиас; Нюфельдт, Пер; Пендрил, Лесли (2014). 13-е сравнение шведского национального килограмма и основных стандартов SP за один килограмм (PDF) . Бурос: Институт технических исследований Швеции. п. 3. ISBN  978-91-87461-72-9. Дата обращения 12 мая 2017 .
  20. ^ "Национальный метрологический институт TÜBİTAK" . Проверено 16 июня 2014 года .
  21. ^ «Изготовление первых международных килограммов и метров» . Национальная физическая лаборатория . 2017-07-04 . Проверено 22 мая 2019 года .
  22. ^ ZJ Jabbour; С.Л. Янив (2001). «Килограмм и измерения массы и силы» . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 106 (1): 25–46. DOI : 10,6028 / jres.106.003 . PMC 4865288 . PMID 27500016 .  
  23. ^ ZJ Jabbour; С.Л. Янив (январь – февраль 2001 г.). «Килограмм и измерения массы и силы» . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 106 (1): 25–46. DOI : 10,6028 / jres.106.003 . PMC 4865288 . PMID 27500016 .  
  24. ↑ Girard, G. (1990), Промывка и очистка килограммовых прототипов на BIPM (PDF) , BIPM
  25. ^ Б Миллс, Ян М .; Мор, Питер Дж; Куинн, Терри Дж; Тейлор, Барри Н.; Уильямс, Эдвин Р. (апрель 2005 г.). «Новое определение килограмма: решение, время которого пришло» (PDF) . Метрология . 42 (2): 71–80. Bibcode : 2005Metro..42 ... 71M . DOI : 10.1088 / 0026-1394 / 42/2/001 . Архивировано из оригинального (PDF) 20 ноября 2011 года . Проверено 25 ноября 2009 года .
  26. ^ Дэвис, Ричард (декабрь 2003 г.). «Единица массы СИ» (PDF) . Метрология . 40 (6): 299–305. Bibcode : 2003Metro..40..299D . DOI : 10.1088 / 0026-1394 / 40/6/001 . Проверено 25 ноября 2009 года .
  27. ↑ RS Davis (июль – август 1985 г.). «Перекалибровка американского национального прототипа килограмма» (PDF) . Журнал исследований Национального бюро стандартов . 90 (4): 263–281. DOI : 10,6028 / jres.090.015 . Архивировано из оригинального (PDF) 31 октября 2004 года.
  28. ^ a b Гипотеза, почему IPK дрейфует , Р. Штайнер, NIST, 11 сентября 2007 г.
  29. ^ Отчет для CGPM, 14-го заседания Консультативного комитета по единицам (CCU), апрель 2001 г., 2. (ii); Генеральная конференция по мерам и весам, 22-е заседание, октябрь 2003 г. , в котором говорилось: «Килограмм нуждается в новом определении, поскольку известно, что масса прототипа изменяется на несколько частей в 10 8 в течение периодов времени порядка одного месяц ... »( ZIP-файл размером 3,2  МБ, здесь ).
  30. ^ BBC, Получение меры килограмма
  31. ^ «Часто задаваемые вопросы» . BIPM . Проверено 3 апреля 2011 года .
  32. ^ Cumpson, Питер (октябрь 2013 года). «Стабильность эталонных масс: VI. Загрязнение ртутью и углеродом на платиновых гирях, изготовленных в то же время, что и международные и национальные прототипы килограммов». Метрология . 50 (5): 518–531. Bibcode : 2013Metro..50..518D . DOI : 10.1088 / 0026-1394 / 50/5/518 .
  33. ^ Общие ссылки на разделы : Перекалибровка килограмма национального прототипа США , Р. С. Дэвис, Журнал исследований Национального бюро стандартов, 90 (4): 263-281, июль – август 1985 г. ( 5,5  МБ PDF, здесь ); и «Килограмм и измерения массы и силы» , Z. J. Jabbour et al. , Журнал исследований Национального института стандартов и технологий 106 , 2001, 25–46 ( 3,5  МБ PDF, здесь )
  34. ^ «Время» . Научная работа МБМВ . BIPM . Проверено 7 мая 2011 года .

Заметки [ править ]

  1. ^ Почтовый адрес павильона (и, следовательно, МБМВ) находится в соседней коммуне Севр , поэтому часто сообщается, что он находится там, но территория находится в коммуне Сен-Клу ( OpenStreetMap ).
  2. ^ a b На прототипе № 8 (41) случайно был нанесен штамп с номером 41, но на его аксессуарах указан правильный номер 8. Поскольку прототипа с маркировкой 8 не существует, этот прототип обозначается номером 8 (41).
  3. ^ №№ 42 ', 77 и 650 называются «стандартами», а не «прототипами», потому что они немного меньше веса, и при их производстве было удалено слишком много материала. За исключением того, что они более чем на 1 мг ниже номинальной массы 1 кг, они идентичны прототипам и используются во время рутинных калибровочных работ.
  4. ^ Два других стандарта Pt ‑ 10Ir, принадлежащих США, - это K79 из новой серии прототипов (K64 – K80), которые были обработаны алмазной обработкой непосредственно до чистовой массы, и K85, который используется дляэкспериментов с балансировкой Kibble.
  5. ^ Обратите внимание, что если разница в 50 мкг между IPK и его репликами была полностью вызвана износом, IPK должен был бы потерять на 150 миллионов миллиардов атомов платины и иридия за последнее столетие больше, чем его реплики. То, что будет такой большой износ, а тем более разница такой величины, маловероятно; 50 мкг - это примерно масса отпечатка пальца. Специалисты BIPM в 1946 году тщательно провели опыты по очистке и пришли к выводу, что даже энергичныепротирание замшей - если все было сделано осторожно - не изменило массу прототипов. Более поздние эксперименты по очистке в BIPM, которые проводились на одном конкретном прототипе (K63) и в котором использовались тогда новые весы NBS ‑ 2, продемонстрировали стабильность 2 мкг. Эксперименты на прототипах № 7 и 32 в январе 2014 г. показали потерю менее 0,5 мкг массы в результате третьего полного цикла очистки и стирки. [13]
        Было выдвинуто множество теорий, объясняющих расхождение в массах прототипов. Одна из теорий утверждает, что относительное изменение массы между IPK и его репликами вовсе не связано с потерей, а просто заключается в том, что IPK получил меньшечем реплики. Эта теория начинается с наблюдения, что IPK уникальным образом хранится под тремя вложенными колпаками, тогда как шесть его сестринских копий, хранящиеся рядом с ним в хранилище, а также другие реплики, рассредоточенные по всему миру, хранятся только под двумя. Эта теория также основана на двух других фактах: платина имеет сильное сродство к ртути и что атмосферная ртуть сегодня значительно более распространена в атмосфере, чем во время производства IPK и его копий. Сжигание угля является основным источником ртути в атмосфере, и как Дания, так и Германия имеют высокие доли угля в производстве электроэнергии. И наоборот, производство электроэнергии во Франции, где хранится ИПК, в основном ядерное. Эта теория подтверждается тем фактом, что скорость массового расхождения - относительно IPK - прототипа Дании,K48, с момента его приобретения в 1949 году, имеет особенно высокий уровень 78 мкг на столетие, в то время как у прототипа Германии он был еще больше -126 мкг / столетие с тех пор, как в 1954 году был получен K55. Однако другие данные для других реплик не подтверждают эту теорию. Эта теория поглощения ртути - лишь одна из многих, выдвинутых специалистами для объяснения относительного изменения массы. На сегодняшний день каждая теория либо доказала свою неправдоподобность, либо недостаточно данных или технических средств, чтобы доказать или опровергнуть ее.
  6. ^ Среднее изменение массы первой партии реплик относительно IPK за сто лет составляет +23,5 мкг со стандартным отклонением 30 мкг. Per Третья периодическая проверка национальных прототипов килограмма (1988–1992) , G. Girard, Metrologia 31 (1994) Pg. 323, таблица 3. Данные для прототипов K1, K5, K6, K7, K8 (41), K12, K16, K18, K20, K21, K24, K32, K34, K35, K36, K37, K38 и K40; и исключает K2, K23 и K39, которые рассматриваются как выбросы. Это больший набор данных, чем показано на диаграмме в верхней части этого раздела, которая соответствует рисунку 7 статьи Дж. Жирара. 
  7. ^ Предполагая, что тенденция прошлого сохраняется, при этом среднее изменение массы первой партии реплик относительно IPK за сто лет составило +23,5 σ 30  мкг.

Внешние ссылки [ править ]

Внешние изображения
значок изображенияBIPM: ИПК в трех вложенных колпаках
значок изображенияNIST: K20, килограмм национального прототипа США, установленный на люминесцентной световой панели ящика для яиц.
значок изображенияBIPM: Очистка паром прототипа весом 1 кг перед массовым сравнением
значок изображенияBIPM: IPK и шесть сестринских копий в их хранилище
значок изображенияNIST: именно эти весы Rueprecht , точные весы австрийского производства, использовались NIST с 1945 по 1960 год.
значок изображенияBIPM: изгибно-полосовые весы FB ‑ 2 , современные прецизионные весы BIPM со стандартным отклонением в одну десятимиллиардную долю килограмма (0,1  мкг)
значок изображенияBIPM: весы Mettler HK1000 с  разрешением 1 мкг и  максимальной массой 4 кг. Также используется лабораторией первичных стандартов NIST и Sandia National Laboratories.
  • Национальная физическая лаборатория Великобритании (NPL): возникают ли какие-либо проблемы из-за того, что килограмм определяется как физический артефакт? (FAQ - Масса и плотность)
  • Международное бюро мер и весов (BIPM): Домашняя страница
  • NZZ Folio: Сколько на самом деле весит килограмм
  • NPR: У этого килограмма есть проблема потери веса , интервью с физиком Национального института стандартов и технологий Ричардом Штайнером
  • Образец, Ян (9 ноября 2018 г.). «На чаше весов: ученые голосуют за первую смену килограмма за столетие» . Хранитель . Проверено 9 ноября 2018 года .

Видео [ редактировать ]

  • Канал МБМВ на YouTube