О пересмотре Международной системы единиц

16 ноября 2018 года в Париже состоится событие, которое станет переломным в научном мире. На 26-й Генеральной конференции по мерам и весам будут подведены итоги многолетней работы мирового научно-технического сообщества по пересмотру базовых единиц Международной системы единиц (SI) – килограмма (массы), кельвина (температуры), ампера (электрического тока) и моля (количества вещества). Обновление затронет и такие единицы, как кандела, секунда, метр. Теперь все единицы будут определяться не физическими объектами макромира, а фундаментальными константами природы – атомом и квантом.

«Завершение пересмотра SI является исторической вехой, второй после принятия Международной метрической конвенции в 1875 году. Мы говорим об окончательном отказе от связи SI с артефактами. По сути, принимается новая система единиц, которая будет использоваться практически во всех странах мира», - говорит директор Международного бюро мер и весов, д-р Мартин Милтон.

Международная система единиц СИ является единой системой для всех областей науки, техники, производства и торговли, охватывает все области измерений и устанавливает четкую связь между единицами измерений механических, тепловых, электрических, магнитных и других величин.

Основными единицами системы СИ являются 7 единиц величин: метр, килограмм, секунда, Ампер, градус Кельвина, свеча (кандела) и моль.

СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира (за исключением стран: США, Боливия и Бирма). В тех странах, где в повседневной жизни используются традиционные единицы, их определения были изменены таким образом, чтобы связать фиксированными коэффициентами с единицами СИ. Например, английская система мер используется в Великобритании, хотя с 1995 года в качестве официальной используется метрическая система.

Решение о пересмотре систем СИ планируется принять на ХХVI-ой Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) в ноябре 2018 года в Париже.

Планируется, что изменения вступят в силу с мая 2019 года.

Аргументами в пользу пересмотра СИ стало несовершенство определений ряда основных единиц: например, килограмм является единицей, основанной на артефакте и подвержен риску неконтролируемого изменения и даже утраты (обнаружено уменьшение по отношению к национальным эталонам-копиям массы международного прототипа килограмма – платиноиридиевой гири массой 1 кг на 50 микрограмм за сто лет).

Планируемый пересмотр будет самым значимым как по масштабу, так и по фундаментальности. Для определения основных единиц СИ планируется зафиксировать численные значения семи размерных фундаментальных физических констант (ФФК), среди которых: постоянные Авогадро, Больцмана, Планка, элементарный заряд, скорость света, частота излучения атомов цезия, яркость фиксированного монохроматического излучения.

Главным преобразованием при пересмотре системы единиц СИ будет переопределение четырёх основных единиц: килограмма, Ампера, Кельвина и моля на основе фиксации значений, соответствующих ФФК с нулевой неопределенностью, и применение этого подхода к определению всех основных единиц СИ.

Справочно. Такая процедура уже была успешно опробована в 1983 году, когда зафиксировали с нулевой неопределённостью значение скорости света.

Для всех основных единиц предполагаются однотипные определения, - пример для единицы массы – килограмма: «килограмм, символ кг, есть единица массы в СИ. Он определяется заданием фиксированного численного значения постоянной Планка h, равного 6,626 070 040х1034 в ед. Дж-с, которая равна кг-м2-с1, где м и с определяются через с и AvCs»;

В пересмотренной СИ не будут задаваться конкретные методы реализации основных единиц. Можно будет использовать любые методы, обеспечивающие необходимую точность и прослеживаемость к соответствующей константе. При этом установки, которые использовались для измерений определяющих констант, станут основой реализации и передачи соответствующих единиц.

Подробности в интервью руководителя Росстандарта Алексея Абрамова.

Историческая справка

Система СИ представляет современный вариант метрической системы. Историю метрических систем принято отсчитывать с 1790 года, когда был принят декрет Учредительного собрания Франции о реформе системы мер.

В 1867 году на Всемирной промышленной выставке в Париже создан Международный комитет мер, весов и монет, в состав которого вошел российский академик Б.С. Якоби.

В 1872 году Международная метрическая комиссия приняла решение об отказе от «естественных» эталонов длины и о принятии архивного метра в качестве исходной меры длины.

20 мая 1875 году в Париже на специально созванной дипломатической конференции состоялось подписание Метрической конвенции – первого межправительственного соглашения в области метрологии. Учреждён руководящий орган – Международный комитет мер и весов – в составе учёных разных стран.

После окончания Второй мировой войны Международным комитетом мер и весов при активном участии Советского Союза было внесено предложение о разработке Международной системы единиц.

На 9-й Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году это предложение было принято.

На 10-й в 1954 году ГКВМ приняла решение об установлении шести основных единиц практической системы единиц для международных отношений.

В 1956 году Международным комитетом была полностью разработана Международная система единиц. Было принято название этой системы – «Международная система единиц». Для сокращенного обозначения системы было решено применять символ из двух букв SI (начальные буквы International system – Международная система), русское написание этого символа – СИ.

На 11-й ГКМВ в 1960 г. была принята международная система СИ.

На 13-й ГКМВ в 1967 г. принято следующее определение секунды: «Секунда – время, равная 9 192 631 770 периода излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133Cs». Секунда стала атомной.

На 14-й ГКМВ в 1971 г. в качестве 7-й основной единицы введен моль – единица количества вещества.

На 17-й ГКМВ в 1983 г. принято определение метра: «Метр — длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды». Определение метра стало привязанным к ФФК и секунде.