Скрытый текст
Derek Muller: Мы в Национальном институте стандартов и технологий,… и сейчас… мне покажут ранние эталоны килограмма, да?
Patrick Abbott: Всё верно.
Derek Muller: Когда они появились?
Patrick Abbott: Первые сорок штук были сделаны в конце девятнадцатого века. Это были копии международного образца. Их разослали странам, подписавшим метрическую конвенцию. Америке досталось два — Ка-четыре и Ка-двадцать.
Derek Muller: А что это за соглашение?
Patrick Abbott: Конвенция?
Derek Muller: Да, что это?
Patrick Abbott: На ней основана современная метрическая система.
Derek Muller: И США подписали её?
Patrick Abbott: Да, подписали.
Derek Muller: Как если бы собирались считать в метрах?
Patrick Abbott: Да. Мало кто знает, но я вам расскажу — все единицы, которыми мы пользуемся — футы,… галлоны и так далее — определяются в метрических единицах. Мы считаем в футах, но наша страна пользуется метрической системой.
Derek Muller: Но это же безумие!
Patrick Abbott: Так и есть!
Derek Muller: Это же бред — все наши измерения основаны… на метрическом эталоне, но мы их пересчитываем,.. а потом многим приходится переводить обратно в метры!
Patrick Abbott: Да, это глупо. Согласен.
Derek Muller: Вас за это не уволят?
Patrick Abbott: Но это правда.
Derek Muller: Покажете?
Patrick Abbott: Конечно.
Derek Muller: Что нужно делать?
Patrick Abbott: Тут установлена система повышенного контроля безопасности,… а ещё там очень чисто, поэтому я попрошу вас надеть бахилы.
Derek Muller: Сейчас попробую… Так?
Patrick Abbott: Да, можно убирать ногу. Готово.
Derek Muller: Бум!. Это первый… Бути Батлер, которым я… Классная штука.
Patrick Abbott: Итак… это первый уровень… Секретный пароль… Я покажу вам два эталона — один из первых и… более современный вариант. Это Ка-двадцать.
Derek Muller: Ну и ну! Я сейчас… смотрю на тот самый эталон килограмма для США?
Patrick Abbott: Это он.
Derek Muller: Не думал, что буду стоять так близко.
Буквально все точные измерения массы, сделанные в США за последние сто тридцать лет, по-сути, основаны на этой балкванке. Состав сплава — девяносто процентов платины и десять процентов иридия, который делает сплав намного твёрже.
Эти металлы выбрали из-за их высокой плотности и устойчивости к окислению. Данный прототип создали тем же способом и примерно в то же время, что и оригинальный цилиндр, который на момент записи этого видео определяет массу килограмма во всем мире и хранится в подвале Бюро мер и весов на окраинах Парижа.
Patrick Abbott: Если посмотреть на него сверху,… то можно заметить, что поверхность у Ка-двадцать не слишком гладкая… по сравнению с современными прототипами. Вот Ка-девяносто два,… он гораздо более тщательно отполирован с помощью новых технологий — никаких микроцарапин.
Derek Muller: Он просто очень красивый.
Patrick Abbott: Да, согласен.
Derek Muller: А от этой красоты есть какая-то практическая польза?
Patrick Abbott: Дело в том, что неровная поверхность увеличивает площадь всей поверхности, и как результат возрастает вероятность, что в щербинах осядут частицы пыли, которые изменят массу прототипа.
Derek Muller: Сколько он стоит?
Patrick Abbott: Ну,… в денежном выражении новые стоят около ста тысяч, если захотите купить.
Derek Muller: Обалдеть!
Patrick Abbott: Если же говорить о Ка-двадцать и Ка-четыре, с их более чем столетней историей — они бесценны,… их ничем не заменить.
Derek Muller: Если вам нужны точные измерения, в этой комнате можно получить эталонный вес Ка-двадцать, даже не доставая его из-под купола.
Patrick Abbott: С помощью этого аппарата мы переносим массу оригинальных килограммовых эталонов в форму вторичных эталонов из нержавеющей стали. Как видите, они заметно крупнее,… чем прототипы из платины и иридия. Всё дело в разнице их плотностей — у нержавеющей стали это примерно восемь грамм на кубический сантиметр, а у сплава платина-иридий — двадцать один грамм на кубический сантиметр,… что в три раза больше, поэтому… получается такая разница… в объёме.
Derek Muller: Возникает проблема — выталкивающая сила, направленная вверх, действует на все тела в атмосфере и равна весу воздуха, который они вымещают. Но объёмы этих прототипов слишком разные, поэтому стальная копия, имея ту же массу, что и оригинал, может терять до ста десяти миллиграммов, в зависимости от температуры, давления и влажности воздуха.
Patrick Abbott: Поэтому сам компаратор массы изолирован от внешней среды внутри вот такой камеры, в которой температура и влажность остаются постоянными. Больше всего на плотность воздуха влияет давление — а в атмосфере оно постоянно меняется.
Derek Muller: Перепады давления — не самая большая трудность, с которой столкнулись учёные. Проблема обнаружилась, когда оригинальные эталоны привезли в Париж, чтобы взвесить… в том числе и Ка-двадцать.
Как их перевозят?
Patrick Abbott: Перевозят… в футляре, в руках. Прототипы достают из-под купола… и помещают… в контейнеры. Ужасный звук.
Мы тщательно закрепляем его внутри, затем оборачиваем контейнер пузырчатой плёнкой и кладём в футляр. А потом — на плечи.
Куда мы, туда и он.
Derek Muller: Я представлял это иначе. А в самолёте вы кладёте его на полку?
Patrick Abbott: Ни в коем случае. Нет, он всё время с нами, как ядерный чемоданчик с кодами для запуска ракет.
Derek Muller: А не страшно их с собой носить?
Patrick Abbott: Да не очень, только на таможне понервничать заставляют, хотя в итоге открывать не приходилось. Один раз меня спросили из чего он сделан, и я сказал, что из платины и иридия, кто-то услышав “иридий” сразу подумал, что он радиоактивен..
Derek Muller: Ох черт.
Patrick Abbott: … возникла напряженная ситуация. Мне пришлось их успокаивать и убеждать, что это никак не связано и опасности нет.
Derek Muller: Реальная проблема в том, что вес эталона оказался непостоянным.
Patrick Abbott: Проводится несколько сравнений, в ходе которых эталоны сопоставляют с международным прототипом килограмма.
На основе собранных данных строится график и сейчас он выглядит так, будто массы международного эталона и копий менялись в пределах пятидесяти микрограммов в течение ста лет. Но что интересно…, если взглянуть на последние данные за конец две тысячи тринадцатого года,… то оказывается, что изменения прекратились. Несколько десятков лет масса менялась, а потом остановилась. Честно говоря, мне сложно это объяснить.
Derek Muller: Как я понимаю, менялась масса всех сорока прототипов,… верно?
Patrick Abbott: Да, одни стали тяжелее, другие — легче. Одни намного, а какие-то совсем чуть-чуть, какие-то вообще нет.
Derek Muller: Возможно, они все стали тяжелее на одну величину, ведь мы судим по относительной разнице.
Patrick Abbott: Самое главное — разница между их массой… и массой международного прототипа, потому, как мы уверены только в нем… что именно его масса — это и есть один килограмм.
Derek Muller: Да, но.. если не говорить о привязке к стандарту, они ведь все могли потяжелеть, скажем, на пять граммов…
Patrick Abbott: Да, понимаю
Derek Muller: Это конечно бред, но… они могут менять массу, и мы этого не заметим.
Patrick Abbott: Да, это относительные измерения, и в этом вся проблема.
Derek Muller: Именно поэтому после две тысячи восемнадцатого килограмм больше не будет определяться металлическим цилиндром.
Хотите узнать, чем он будет определяться — подписывайтесь на канал.
