มาตรฐานกิโลกรัมทำจากโลหะอะไร? หน่วยมาตรฐานของมวล

คำจำกัดความของหน่วยมวล - กิโลกรัม - ให้ไว้โดยการประชุมใหญ่สามัญเรื่องน้ำหนักและการวัดครั้งที่ 3 ในปี พ.ศ. 2444 ในรูปแบบต่อไปนี้:

“กิโลกรัมซึ่งเป็นหน่วยของมวล แทนด้วยมวลของต้นแบบสากลของกิโลกรัม”

เมื่อสร้างระบบเมตริกหน่วยวัดจะใช้มวล 1 กิโลกรัมเป็นหน่วยมวลเท่ากับมวลของน้ำบริสุทธิ์ 1 dm 3 ที่อุณหภูมิความหนาแน่นสูงสุด (4 o C)

ในช่วงเวลานี้ การวัดมวลของปริมาตรน้ำที่ทราบได้อย่างแม่นยำนั้นทำได้โดยการชั่งน้ำหนักถังทองแดงเปล่าในอากาศและน้ำอย่างต่อเนื่อง โดยกำหนดขนาดอย่างระมัดระวัง

จากการชั่งน้ำหนักเหล่านี้ กิโลกรัมต้นแบบตัวแรกคือน้ำหนักทรงกระบอกแพลตตินัมที่มีความสูง 39 มม. ซึ่งเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลาง มันถูกฝากไว้ที่หอจดหมายเหตุแห่งชาติของฝรั่งเศส

ในศตวรรษที่ 19 ทำการวัดมวลน้ำ 1 dm 3 อย่างระมัดระวังซ้ำแล้วซ้ำอีก และพบว่ามวลนี้น้อยกว่ามวลของต้นแบบ Archive เล็กน้อย (ประมาณ 0.28 กรัม)

เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงค่าของหน่วยมวลในระหว่างการชั่งน้ำหนักที่แม่นยำยิ่งขึ้น คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรฐานระบบเมตริกในปี พ.ศ. 2415 ได้ตัดสินใจนำมวลของกิโลกรัมต้นแบบของเอกสารสำคัญเป็นหน่วยของมวล

ในปี พ.ศ. 2426 ได้มีการผลิตต้นแบบ 42 กิโลกรัมจากโลหะผสมแพลตตินัม-อิริเดียม (แพลทินัม 90% และอิริเดียม 10%) โดย Johnson, Matthay และ Co. และรัสเซียได้รับสำเนาหมายเลข 12 และหมายเลข 26 ในปี พ.ศ. 2432 ตามข้อมูลของ อนุสัญญาเมตริก มาตรฐานจะถูกจัดเก็บไว้บนแท่นควอทซ์ใต้ฝาแก้วสองใบในตู้เหล็กในตู้นิรภัยพิเศษซึ่งตั้งอยู่ในห้องควบคุมอุณหภูมิที่ State Enterprise VNIIM im. D.I.Mendeleev”, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

มาตรฐานหลักของรัฐของหน่วยมวล นอกเหนือจากน้ำหนักแล้ว ยังรวมถึงมาตราส่วนมาตรฐานหมายเลข 1 (Ruprecht) และหมายเลข 2 (VNIIM) สำหรับ 1 กิโลกรัม พร้อมรีโมทคอนโทรล ซึ่งทำหน้าที่ถ่ายโอนขนาดของหน่วยมวลจากหมายเลขต้นแบบ 12 เพื่อคัดลอกมาตรฐานและจากมาตรฐานการคัดลอกสู่มาตรฐานการทำงาน (2 มาตรฐานทุกๆ 10 ปี)

ข้อผิดพลาดในการสร้างมวลโดยใช้มาตรฐานกิโลกรัมจะต้องไม่เกิน 2·10 -9 ดังนั้น มาตรฐานกิโลกรัมทำให้คุณสามารถบันทึกผลลัพธ์ของการวัดมวลเป็นตัวเลขเก้าหลักได้ดีที่สุด แม้จะมีข้อควรระวังทั้งหมด ตามผลการเปรียบเทียบระหว่างประเทศพบว่า กว่า 90 ปีที่ผ่านมา มวลของน้ำหนักมาตรฐานเพิ่มขึ้น 0.02 มก. ซึ่งอธิบายได้โดยการดูดซับโมเลกุลจากสิ่งแวดล้อม การตกตะกอนของฝุ่นบนพื้นผิวของน้ำหนัก และการก่อตัวของฟิล์มกัดกร่อนบางๆ

ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนางานการสร้างมาตรฐานใหม่ของหน่วย PV โดยยึดตามค่าคงที่ของอะตอม ขอเสนอให้ใช้มวลนิวตรอนเป็นมาตรฐาน ข้อเสนออีกข้อหนึ่งมีพื้นฐานมาจากการสร้างหน่วยมวลขึ้นใหม่ผ่านอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีบางชนิดที่นับได้ เช่น ไอโซโทปซิลิคอน-28 ในการดำเนินการนี้ จำเป็นต้องเพิ่มความแม่นยำในการกำหนดหมายเลข Avogadro ซึ่งปัจจุบันเป็นประเด็นสำคัญของความพยายามของห้องปฏิบัติการหลายแห่งทั่วโลก

1.3.3 มาตรฐานหน่วยเวลาและความถี่

แม้แต่ในสมัยโบราณ เวลาก็ยังคำนวณตามระยะเวลาการหมุนของโลกรอบแกนของมัน จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ วินาทีถูกกำหนดให้เป็น 1/86400 ของวันสุริยคติเฉลี่ย (เนื่องจากความยาวของวันเปลี่ยนแปลงตลอดทั้งปี) ต่อมาพบว่าโลกหมุนรอบแกนไม่เท่ากัน ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ในการกำหนดหน่วยเวลาตามคำจำกัดความนี้คือประมาณ 10 -7 ซึ่งไม่เพียงพอสำหรับการสนับสนุนทางมาตรวิทยาของเครื่องวัดเวลาและความถี่ ดังนั้น พื้นฐานในการกำหนดหน่วยเวลาคือคาบการหมุนของโลกรอบดวงอาทิตย์ - ปีเขตร้อน (เช่น ช่วงเวลาระหว่างวสันตวิษุวัตทั้งสอง) ขนาดของวินาทีถูกกำหนดให้เป็น 1/31556925.9744 ของปีเขตร้อน เนื่องจากปีเขตร้อนก็เปลี่ยนแปลงเช่นกัน (ประมาณ 5 วินาทีต่อ 1,000 ปี) ปีเขตร้อนจึงถูกนำมาใช้เป็นพื้นฐาน โดยอ้างถึงเวลาชั่วคราวที่ 12 นาฬิกา (เวลาปัจจุบันสม่ำเสมอซึ่งกำหนดตามหลักดาราศาสตร์) ในวันที่ 0 มกราคม พ.ศ. 2443 ซึ่งตรงกับเวลา 12 นาฬิกา 'นาฬิกาของวันที่ 31 ธันวาคม พ.ศ. 2442 คำจำกัดความของวินาทีนี้ถูกบันทึกไว้ในระบบหน่วยสากลในปี พ.ศ. 2503 คำจำกัดความนี้ทำให้สามารถลดข้อผิดพลาดในการกำหนดหน่วยเวลาลงได้ 3 ลำดับความสำคัญ (1,000 ครั้ง)

ความก้าวหน้าในฟิสิกส์ควอนตัมทำให้สามารถใช้ความถี่ของการปล่อยหรือการดูดซับระหว่างการเปลี่ยนพลังงานในอะตอมของซีเซียมและไฮโดรเจนเพื่อกำหนดขนาดของหน่วยเวลา การประชุมใหญ่สามัญเรื่องน้ำหนักและการวัดครั้งที่ 13 ในปี พ.ศ. 2510 ได้นำคำจำกัดความใหม่ของหน่วยเวลามาใช้ - ประการที่สอง: “วินาทีคือเวลาเท่ากับ 9192631770 คาบของการแผ่รังสีซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับไฮเปอร์ไฟน์สองระดับของสถานะพื้นของซีเซียม -133 อะตอม”

จำนวนการแกว่งถูกเลือกในลักษณะที่จะเชื่อมโยง "ซีเซียม" ที่สองกับ "เขตร้อน"

ตามคำจำกัดความของหน่วยเวลา การทำสำเนาจะดำเนินการโดยการอ้างอิงซีเซียม (รูปที่ 1.4) พื้นฐานของมาตรฐานคือหลอดรังสีอะตอม อะตอมของซีเซียม-133 ถูกปล่อยออกมาจากแหล่งที่ 1 ที่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิ 100-150 0 C ลำแสงของอะตอมเหล่านี้จะตกลงไปในบริเวณของสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งสร้างขึ้นโดยแม่เหล็ก 2 มุมโก่งของอะตอมใน สนามแม่เหล็กถูกกำหนดโดยโมเมนต์แม่เหล็ก ดังนั้นสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอทำให้สามารถแยกอะตอมออกจากลำแสงที่อยู่ในระดับพลังงานที่แน่นอนได้ อะตอมเหล่านี้จะถูกส่งไปยังเครื่องสะท้อนปริมาตร 3 ซึ่งบินผ่านซึ่งพวกมันจะมีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสลับของไมโครเวฟ ความถี่ของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถปรับได้ภายในขีดจำกัดเล็กๆ

1 - แหล่งที่มาของอะตอมซีเซียม-133 2, 4 - แม่เหล็ก; 3 - เครื่องสะท้อน; 5 – เครื่องตรวจจับ

รูปที่ 1.4 - บล็อกไดอะแกรมของการอ้างอิงซีเซียม

เมื่อมันเกิดขึ้นพร้อมกับความถี่ที่สอดคล้องกับพลังงานของการเปลี่ยนควอนตัม พลังงานของสนามไมโครเวฟจะถูกดูดซับและอะตอมจะผ่านเข้าสู่สถานะพื้นดิน พวกมันถูกกำกับโดยระบบแม่เหล็กเบี่ยงเบน 4 ไปยังเครื่องตรวจจับ 5 เมื่อปรับตัวสะท้อนกลับเป็นความถี่ของการเปลี่ยนควอนตัม กระแสของเครื่องตรวจจับจะกลายเป็นค่าสูงสุด สิ่งนี้ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการรักษาเสถียรภาพความถี่ในการอ้างอิงซีเซียม ซึ่งการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของออสซิลเลเตอร์แบบควอตซ์จะถูกคูณกับความถี่ของเส้นสเปกตรัมซีเซียมซึ่งถือเป็นความถี่ในการทำงาน ในเครื่องสะท้อนเสียงของหลอดรังสีอะตอม พลังงานของการสั่นสะเทือนความถี่สูงจะถูกดูดซับโดยอะตอมของซีเซียม

เมื่อความถี่ของออสซิลเลเตอร์แบบควอตซ์เบี่ยงเบน (ความไม่เสถียรของความถี่เท่ากับ 10 -8 จากค่าที่ระบุ) ความเข้มของการเปลี่ยนผ่านของอะตอม และด้วยเหตุนี้ ความหนาแน่นของลำแสงอะตอมมิกที่เอาท์พุตของหลอดจึงลดลงอย่างรวดเร็ว

หน่วยปรับอัตโนมัติที่เชื่อมต่อกับท่อจะสร้างสัญญาณแสดงข้อผิดพลาดซึ่งจะคืนค่าความถี่ของออสซิลเลเตอร์แบบควอตซ์กลับเป็นค่าที่ระบุ ความเสถียรของการอ้างอิงซีเซียมคือ 10 13 ตัวแบ่งความถี่ที่อยู่ในนาฬิกาควอทซ์ช่วยให้คุณได้รับความถี่และช่วงเวลาที่ต้องการ (รวมถึงความถี่ 1 Hz) ที่เอาต์พุต

ความเสถียรในระยะยาวของการอ้างอิงความถี่ซีเซียมอยู่ในระดับต่ำ ดังนั้น เพื่อจัดเก็บหน่วยเวลาและความถี่ มาตรฐานหลักของรัฐจึงรวมไฮโดรเจนเมเซอร์ไว้ด้วย (รูปที่ 1.5)

1 - หลอดแก้ว; 2 - คอลลิเมเตอร์; แม่เหล็กแกน 3 - หกขั้ว; 4 - เซลล์จัดเก็บข้อมูล; 5 - เครื่องสะท้อน; 6 - หน้าจอหลายชั้น

รูปที่ 1.5 - maser ไฮโดรเจนอะตอม

ในหลอดแก้ว 1 ภายใต้อิทธิพลของการปล่อยกระแสไฟฟ้าความถี่สูง โมเลกุลไฮโดรเจนจะแตกตัว ลำแสงอะตอมไฮโดรเจนผ่านคอลลิเมเตอร์ 2 ซึ่งรับประกันทิศทางของมัน จะเข้าสู่สนามแม่เหล็กที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันของแม่เหล็กแนวแกน 6 ขั้ว 3 ซึ่งผ่านการคัดแยกเชิงพื้นที่ ผลที่ตามมาคือมีเพียงอะตอมไฮโดรเจนที่อยู่ระดับพลังงานด้านบนเท่านั้นที่จะเข้าสู่อินพุตของเซลล์จัดเก็บ 4 ที่อยู่ในตัวสะท้อนปริมาตร 5 เครื่องสะท้อนเสียง Q สูงที่อยู่ในตัวกรองหลายชั้น 6 จะถูกปรับตามความถี่ของการเปลี่ยนผ่านควอนตัมที่ใช้ ปฏิสัมพันธ์ของอะตอมที่ตื่นเต้นกับสนามความถี่สูงของเครื่องสะท้อนเสียง (ประมาณ 1 วินาที) นำไปสู่การเปลี่ยนไปสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่าพร้อมกับการปล่อยควอนตัมพลังงานพร้อมกันที่ความถี่เรโซแนนซ์ 1420405751.8 Hz สิ่งนี้ทำให้เกิดการกระตุ้นตัวเองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งมีความถี่คงที่สูง (510 -14) ค่าของความถี่นี้จะได้รับการตรวจสอบเป็นระยะโดยเทียบกับการอ้างอิงซีเซียม

นอกเหนือจากการใช้ไฮโดรเจนเมเซอร์สำหรับจัดเก็บมาตราส่วนเวลาแล้ว มาตรฐานหลักของรัฐของหน่วยเวลาและความถี่และมาตราส่วนเวลายังรวมถึงกลุ่มนาฬิกากลไกควอนตัมด้วย ช่วงเวลาทั้งหมดที่ทำซ้ำตามมาตรฐานคือ 10 -8 10 8 วินาที มาตรฐานนี้ตั้งอยู่ที่ State Enterprise VNIIFTRI กรุงมอสโก

มาตรฐานประถมศึกษาของรัฐ

หน่วยมวล (กิโลกรัม)

เครื่องชั่งอ้างอิงที่มีขีดจำกัดการชั่งน้ำหนักสูงสุด 1 กก

ได้รับการอนุมัติโดยพระราชกฤษฎีกามาตรฐานแห่งรัฐของสหภาพโซเวียตลงวันที่ 6 ธันวาคม 2527 ฉบับที่ 4109 เก็บไว้ใน VNIIM ซึ่งตั้งชื่อตาม ดี.ไอ. เมนเดเลเยฟ มาตรฐานนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้าง จัดเก็บ และส่งผ่านขนาดของหน่วยมวล ซึ่งได้มาจากการเปรียบเทียบกับต้นแบบกิโลกรัมสากลเป็นระยะๆ พื้นฐานของมาตรฐานนี้ประกอบด้วยสำเนาหมายเลข 12 และหมายเลข 26 ของ International Prototype of the Kilogram ซึ่งจัดเก็บอยู่ที่ International Bureau of Weights and Measures สำเนาจัดทำโดย Johnson, Mattei และ Co. จากโลหะผสมแพลตตินัม-อิริเดียมในรูปทรงกระบอกกลมตรงที่มีความสูงเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลาง ปรับน้ำหนักแล้วศึกษาที่ BIPM ย้ายไปรัสเซียในปี พ.ศ. 2432

มาตรฐานประกอบด้วย:

กิโลกรัมต้นแบบระดับชาติ - สำเนาหมายเลข 12 ของต้นแบบกิโลกรัมสากล

กิโลกรัมต้นแบบระดับชาติ - สำเนาหมายเลข 26 ของต้นแบบกิโลกรัมสากล

น้ำหนักอ้างอิงที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัม และชุดตุ้มน้ำหนักอ้างอิงที่มีน้ำหนักตั้งแต่ 1 ถึง 500 กรัม ที่ทำจากโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียม

เครื่องเปรียบเทียบมาตรฐานที่มีขีดจำกัดการชั่งน้ำหนักสูงสุด 1 กก. 200, 25 และ 3 ก.

พื้นที่ใช้งาน:

มาตรวิทยาทำให้การวัดมวลมีความสม่ำเสมอในทุกสาขาของกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม: วิศวกรรมเครื่องกล การสร้างเครื่องมือ ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ การขนส่ง อุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การควบคุมผลิตภัณฑ์และระบบบัญชี เกษตรกรรม ฯลฯ

ตามกฎแล้วมาตรฐานสมัยใหม่คือระบบฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อน ก มาตรฐานมวลเป็นและยังคงเป็นน้ำหนัก - แพลตตินัมอิริเดียม"รุ่น 1889" (ตอนนั้นสำนักงานชั่งน้ำหนักระหว่างประเทศผลิตมาตรฐาน 42 กิโลกรัม) สาระสำคัญของการดำเนินการวัดนั้นยังคงเหมือนเดิมและขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบมวลสองชิ้นเมื่อชั่งน้ำหนัก แน่นอนว่ามีการประดิษฐ์เครื่องชั่งที่มีความไวสูงเป็นพิเศษ ความแม่นยำในการชั่งน้ำหนักก็เพิ่มขึ้น เนื่องจากมีการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ เกิดขึ้น (เช่น อาร์กอนและก๊าซเฉื่อยอื่นๆ ถูกค้นพบ)

น้ำหนักหนึ่งกิโลกรัมนี้ทำจากแพลทินัมและอิริเดียม ผลิตขึ้นในปี 1889 โดยบริษัทจิวเวลรี่แห่งหนึ่งในปารีส ซึ่งได้รับมอบหมายจากสำนักงานชั่งน้ำหนักและมาตรการระหว่างประเทศ (International Bureau of Weights and Measures) มีการผลิตมาตรฐานดังกล่าวทั้งหมด 42 มาตรฐาน และ 17 ประเทศที่ลงนามในอนุสัญญาว่าด้วยการนำระบบเมตริกมาใช้ในขณะนั้น ในขณะที่ประเทศอื่นๆ "เชื่อมต่อ" กับระบบการวัดใหม่ พวกเขาจึงได้รับมาตรฐานกิโลกรัม

กิโลกรัมไม่เกี่ยวข้องกับค่าคงที่ทางกายภาพหรือปรากฏการณ์ทางธรรมชาติใดๆ เลย ดังนั้น มาตรฐานจึงได้รับการปกป้องอย่างระมัดระวังมากขึ้น โดยจะไม่อนุญาตให้มีจุดฝุ่นเกาะอยู่ เนื่องจากจุดฝุ่นนั้นมีหลายส่วนในระดับที่ละเอียดอ่อนอยู่แล้ว ต้นแบบมาตรฐานสากลจะถูกนำออกจากการจัดเก็บไม่เกินหนึ่งครั้งทุก ๆ สิบห้าปี ส่วนรัสเซีย - หนึ่งครั้งทุก ๆ ห้าปี งานทั้งหมดดำเนินการโดยใช้มาตรฐานรอง (เฉพาะเทียบได้กับมาตรฐานหลัก) จากมาตรฐานรองค่ามวลจะถูกโอนไปยังมาตรฐานการทำงานและจากมาตรฐานเหล่านี้ไปยังชุดน้ำหนักมาตรฐาน
เครื่องชั่งมาตรฐานที่ VNIIM im D.I. Mendeleev ได้รับการติดตั้งบนฐานรากพิเศษ 700 ตัน ซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อกับผนังอาคารเพื่อขจัดอิทธิพลของการสั่นสะเทือน อุณหภูมิในห้องซึ่งวางตุ้มน้ำหนักสองกิโลกรัมต่อวันจะถูกรักษาไว้ด้วยความแม่นยำ 0.01 o C และการดำเนินการทั้งหมดจะดำเนินการจากห้องถัดไปโดยใช้อุปกรณ์ควบคุม ข้อผิดพลาดของมาตรฐานมวลรัสเซียไม่เกิน +0.002 มก.

มาตรฐานหลักของรัฐหน่วยมวล มาตรฐานของรัฐสำหรับหน่วยมวล - กิโลกรัม - เป็นมาตรฐานที่เก่าแก่ที่สุดในบรรดามาตรฐานของรัฐทั้งหมด แม้ว่าในองค์ประกอบสมัยใหม่จะได้รับการอนุมัติในปี พ.ศ. 2511 ก็ตาม ขนาดของกิโลกรัมได้รับการระบุครั้งแรกเมื่อมีการสร้างระบบเมตริกผ่านขนาดของมัน หน่วยย่อย - กรัม หมายถึงมวลของน้ำกลั่นที่อุณหภูมิละลายของน้ำแข็งในปริมาตรของลูกบาศก์ที่มีขอบ 1/100 เมตร ต่อมาได้เปลี่ยนมาใช้หน่วยขนาดที่สะดวกยิ่งขึ้น นั่นคือ กิโลกรัม ซึ่งเป็นมวลของน้ำในปริมาตรลูกบาศก์เดซิเมตร อุณหภูมิที่น้ำมีความหนาแน่นมากที่สุดถูกนำมาในสภาวะปกติ: +4°C ในปี พ.ศ. 2432 จากผลการวัดมวลน้ำ 1 dm3 อย่างระมัดระวังต้นแบบแรกของกิโลกรัมถูกสร้างขึ้นในฝรั่งเศส - น้ำหนักแพลตตินัม - อิริเดียมในรูปแบบของทรงกระบอกที่มีความสูง 39 มม. เท่ากับ เส้นผ่านศูนย์กลางของมันซึ่งต่อมาเรียกว่ากิโลกรัมเอกสารสำคัญ ความก้าวหน้าเพิ่มเติมในการชั่งน้ำหนักที่แม่นยำทำให้สามารถระบุได้ว่ามวลของกิโลกรัมที่เก็บถาวรนั้นมากกว่ามวลของน้ำ 1 dm3 0.028 กรัม และสามารถระบุมวลของกิโลกรัมแพลทินัมได้แม่นยำกว่ามวลของ 1 พันเท่า dm3 ของน้ำ ในปี พ.ศ. 2421-26 ตุ้มน้ำหนักใหม่ 43 กิโลกรัมถูกสร้างขึ้นตามแบบจำลองกิโลกรัมถาวรจากโลหะผสมแพลตตินัม-อิริเดียม หนึ่งในตุ้มน้ำหนักเหล่านี้ ซึ่งมีมวลซึ่งกลายเป็นว่าใกล้เคียงที่สุดกับกิโลกรัมที่เก็บถาวร ถูกนำมาใช้ในปี พ.ศ. 2442 ที่ CGPM แรก ในฐานะต้นแบบสากลของกิโลกรัม ซึ่งปัจจุบันกำหนดขนาดของหน่วยมวลสำหรับทุกประเทศในหน่วยเมตริก อนุสัญญา รัสเซียได้รับสำเนากิโลกรัมสากลสองชุด (หมายเลข 12 และหมายเลข 26) ในปี พ.ศ. 2432 มาตรฐานหน่วยมวลของรัฐฉบับแรกในประเทศของเราได้รับการอนุมัติในปี พ.ศ. 2461 เป็นหนึ่งในต้นแบบระดับประเทศที่รัสเซียได้รับในปี พ.ศ. 2432 - สำเนาหมายเลข 12 ของต้นแบบกิโลกรัมสากล ใน BIPM สำหรับปี พ.ศ. 2426-2432 ต้นแบบทั้งหมดได้รับการสรุปและตรวจสอบแล้ว ขั้นตอนทั้งหมดในการสร้างต้นแบบหมายเลข 12 และการวิจัยได้อธิบายไว้ในรายละเอียดในใบรับรอง BIPM สำหรับต้นแบบนี้ โดยมวลของต้นแบบหมายเลข 12 ในปี พ.ศ. 2432 คือ 1 กก. + (0.068 ± 0.002) มก. ต้นแบบระดับชาติทั้งหมดจะต้องถูกเปรียบเทียบที่ BIPM กับต้นแบบสากลกิโลกรัม (หรือพยาน) ทุกๆ 25 - 35 ปี การถ่ายโอนขนาดกิโลกรัม (หรือส่วนย่อย) จากต้นแบบหมายเลข 12 ไปยังมาตรฐานรอง (น้ำหนักมาตรฐาน) จนถึงปี 1966 ดำเนินการโดยใช้เครื่องชั่งมาตรฐานหมายเลข 1 ที่มีน้ำหนักสูงสุด 1 กก. อย่างไรก็ตาม เครื่องชั่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของมาตรฐานของรัฐกิโลกรัม มาตรฐานหลักของรัฐในปัจจุบันของหน่วยมวล กิโลกรัม ได้รับการอนุมัติในปี พ.ศ. 2511 เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือวัดดังต่อไปนี้ 1) สำเนาหมายเลข 12 ต้นแบบกิโลกรัมสากล; 2) สเกลอ้างอิงหมายเลข 1 และหมายเลข 2 ต้นแบบหมายเลข 12 รับประกันการทำซ้ำและการจัดเก็บหน่วยมวลในระดับชาติ - ขนาดของทั้งประเทศ ในกรณีนี้จะใช้วิธีการที่ซับซ้อนในการจัดเก็บกิโลกรัมจริงและเทคนิคเครื่องประดับในการทำงานกับมาตรฐานอย่างประหยัด แม้ว่าจะใช้ต้นแบบอย่างระมัดระวังและระมัดระวังที่สุดก็ตาม การโต้ตอบกับวัตถุภายนอกก็เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ และการสึกหรอ (การเปลี่ยนแปลงของมวล) ก็เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นสำหรับการใช้งานและการเก็บรักษาจึงมีการเลือกกฎและเทคนิคพิเศษประการแรกคือการลดการเคลื่อนไหวสูงสุดและการใช้สำเนามาตรฐานหลายชุดเพื่อถ่ายทอดขนาดของหน่วยโดยเปรียบเทียบกับต้นแบบหมายเลข 12 ออกด้วยวิธีการวัดแบบสะสม เพื่อลดการเปลี่ยนแปลงมวลของต้นแบบให้เหลือน้อยที่สุด มันจะถูกจัดเก็บไว้ในแผ่นควอตซ์ใต้ฝาแก้วสองใบในตู้เหล็กในตู้นิรภัยพิเศษที่อยู่ในห้องควบคุมอุณหภูมิ ความผันผวนของอุณหภูมิประจำปีในห้องไม่เกิน 2°C องค์ประกอบที่สำคัญของมาตรฐานหลักของรัฐสำหรับกิโลกรัมคือเครื่องชั่งมาตรฐาน ซึ่งขนาดของหน่วยจะถูกโอนไปยังมาตรฐานรอง - มาตรฐานสำเนาที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัม การเปรียบเทียบจะดำเนินการประมาณทุกๆ 10 ปี เครื่องชั่งมาตรฐานเป็นหนึ่งในอุปกรณ์การวัดที่แม่นยำที่สุด เช่นเดียวกับเครื่องชั่งความแม่นยำสูงส่วนใหญ่ เครื่องชั่งอ้างอิง #1 และ #2 เป็นเครื่องชั่งแบบแท่งปริซึมที่มีแขนเท่ากัน เครื่องชั่งหมายเลข 2 มีข้อได้เปรียบเหนือเครื่องชั่งหมายเลข 1 หลายประการในแง่ของการออกแบบ และติดตั้งอุปกรณ์บันทึกอัตโนมัติ เครื่องชั่ง “อ้างอิง” ทั้งสองได้รับการควบคุมจากระยะไกลโดยใช้อุปกรณ์ควบคุมที่ช่วยให้คุณสามารถปล่อยคานสมดุล (และย้ายตุ้มน้ำหนักไปไว้ที่คานทรงตัว) จากห้องอื่นจากระยะเกือบ 4 ม. เพื่อลดอิทธิพลของอุณหภูมิและความผันผวนของอากาศในระหว่างกระบวนการตรวจวัด เช่นเดียวกับการเข้ามาของอนุภาคฝุ่นทุกชนิด สเกลอ้างอิงยังถูกห่อหุ้มไว้ในเคสแก้วแบบพิเศษ อุปกรณ์พิเศษช่วยให้คุณวัดอุณหภูมิอากาศภายในเครื่องชั่งจากระยะไกลโดยมีข้อผิดพลาด 0.002°C การใช้เทคนิคตามวิธีเกาส์เซียนทำให้สามารถรับประกันการทำซ้ำหน่วยมวล 1 กิโลกรัมในมาตรฐานหลักของรัฐและการโอนขนาดไปยังมาตรฐานรองโดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของผลลัพธ์ไม่เกิน 0.007 มก. ขึ้นอยู่กับกฎเกณฑ์ที่กำหนดไว้สำหรับการจัดเก็บและการใช้มาตรฐานมวล มาตรฐานหลักของรัฐของหน่วยมวลจะถูกจัดเก็บและนำไปใช้ที่ VNIIM ซึ่งตั้งชื่อตาม ดี. ไอ. เมนเดเลเยฟ ประสบการณ์การใช้กิโลกรัมต้นแบบระดับประเทศที่ทำจากโลหะผสมแพลตตินัม-อิริเดียมมานานกว่า 80 ปี แสดงให้เห็นว่าตุ้มน้ำหนักเหล่านี้มีความคงตัวของมวลสูง จากการวิจัยของ BIPM ตุ้มน้ำหนักเหล่านี้จะรับประกันการจัดเก็บหน่วยมวลโดยมีข้อผิดพลาดไม่เกิน 10 -8 ตลอดการใช้งานหลายศตวรรษ อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน ยังคงมีความไม่สมบูรณ์ขั้นพื้นฐานของมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับคำจำกัดความเทียมของหน่วยมวล ในความพยายามที่จะแทนที่ด้วยมาตรฐานธรรมชาติและรับหลักประกันความเสถียรนักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาวิธีที่จะเพิ่มความแม่นยำในการกำหนดหน่วยอะตอมของมวลอย่างมีนัยสำคัญเพื่อแสดงกิโลกรัมในรูปของมวลของธาตุพื้นฐานใด ๆ อนุภาคหรืออะตอม นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันกำลังพยายามหาหน่วยมวลโดยการคำนวณจำนวนอะตอมที่บรรจุอยู่ในผลึกซิลิคอนหนึ่งกิโลกรัมที่ต้องใช้แรงงานมาก เรากำลังพูดถึงไอโซโทปหลักของซิลิคอน - 28 ซึ่งแยกออกจากไอโซโทปอื่น ๆ โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันโดยความร่วมมือกับนักฟิสิกส์นิวเคลียร์ชาวรัสเซียซึ่งได้พัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการผลิตแบบแรงเหวี่ยงขององค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีที่ได้รับการเสริมสมรรถนะสูง นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันมีแนวทางที่แตกต่างออกไป: แนวคิดของพวกเขาคือการวัดปริมาณพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่จำเป็นในการสร้างสมดุลของกิโลกรัมอ้างอิงเป็นหน่วยวัตต์อย่างแม่นยำ (หรือที่เรียกว่า สมดุลวัตต์) การตัดสินใจขั้นสุดท้ายว่าจะเลือกใช้ตัวเลือกใดในทั้งสองตัวเลือกในการกำหนดกิโลกรัมเป็นพื้นฐาน ยังคงเป็นของคณะกรรมการชั่งน้ำหนักและมาตรการระหว่างประเทศ

น้ำหนักเป็นลักษณะเฉื่อยของร่างกาย ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเป็นการยากเพียงใดที่จะดึงมันออกจากสภาวะนิ่งหรือการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอโดยแรงภายนอก หน่วยของแรงคือแรงที่กระทำต่อหน่วยมวล ทำให้ความเร็วของมันเปลี่ยนแปลงไปหนึ่งหน่วยความเร็วต่อหน่วยเวลา

ร่างกายทั้งหมดดึงดูดกัน ดังนั้นวัตถุใดๆ ที่อยู่ใกล้โลกจึงถูกดึงดูดเข้ามา กล่าวอีกนัยหนึ่ง โลกสร้างแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อร่างกาย พลังนี้เรียกว่าของเขา น้ำหนัก. แรงของน้ำหนักดังที่กล่าวไว้ข้างต้นไม่เท่ากันที่จุดต่างๆ บนพื้นผิวโลกและที่ระดับความสูงเหนือระดับน้ำทะเลต่างกัน เนื่องจากแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงและการหมุนของโลกที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม มวลรวมของปริมาณสารที่กำหนดไม่เปลี่ยนแปลง มันเหมือนกันทั้งในอวกาศระหว่างดวงดาวและ ณ จุดใดก็ได้บนโลก

การทดลองที่แม่นยำได้แสดงให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุต่างๆ (เช่น น้ำหนักของวัตถุ) นั้นเป็นสัดส่วนกับมวลของวัตถุเหล่านั้น ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถเปรียบเทียบมวลบนตาชั่งได้ และมวลที่ปรากฎว่าเหมือนกันในที่หนึ่งก็จะเหมือนกันในอีกที่หนึ่ง (หากทำการเปรียบเทียบในสุญญากาศเพื่อไม่ให้อิทธิพลของอากาศที่ถูกแทนที่) หากมีการชั่งน้ำหนักวัตถุชิ้นใดชิ้นหนึ่งโดยใช้เครื่องชั่งสปริง โดยปรับแรงโน้มถ่วงให้สมดุลกับแรงของสปริงที่ยืดออก ผลลัพธ์ของการวัดน้ำหนักจะขึ้นอยู่กับสถานที่ที่ทำการวัด ดังนั้นจึงต้องปรับสเกลสปริงในแต่ละตำแหน่งใหม่เพื่อให้สามารถระบุมวลได้อย่างถูกต้อง ความเรียบง่ายของขั้นตอนการชั่งน้ำหนักเป็นสาเหตุที่ทำให้แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อมวลมาตรฐานถูกนำมาใช้เป็นหน่วยการวัดอิสระในเทคโนโลยี

พลังงานแห่งการเคลื่อนไหว		ความเคลื่อนไหว
	น้ำหนัก - กิโลกรัม (กก. กก.)	ไมโครกรัม (mcg) = 10 –9 กิโลกรัม มิลลิกรัม (มก.) = 10 –6 กิโลกรัม กรัม (g) = 10 –3 กิโลกรัม เมตริกควินทัล (c) = 100 กิโลกรัม เมตริกตัน (t, t) = 1,000 กิโลกรัม
	แรง - นิวตัน (N, N) ขนาด: N = kg m/s2	กิโลนิวตัน (kN) = 1,000 นิวตัน เมกะนิวตัน (MN) = 106 นิวตัน
	พลังงาน งาน ปริมาณความร้อน - จูล (J, J) ขนาด: J = N m = กิโลกรัม m2/s2	กิโลจูล (kJ) = 1,000 J เมกะจูล (MJ) = 106 J
	มวล (การวัดความเฉื่อยเชิงกลของวัตถุ เช่น ความเฉื่อย การวัดปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุกับสนามโน้มถ่วง)	ม	กิโลกรัม (กก.)
	แรง (หน่วยวัดปฏิสัมพันธ์ระหว่างร่างกาย)	F = ม	นิวตัน (N = กิโลกรัม ม./วินาที2)
	งาน (การวัดอิทธิพลต่อร่างกายที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะในกลไก - ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอกหรือภายใน)	ก = ฉ
	พลังงาน (การวัดความสามารถของร่างกายในการทำงาน)	อี=ก	จูล (J = N m) กิโลกรัม m2/s2
	พลังงานจลน์	E k = ม. โวลต์ 2/2
	พลังงานศักย์ในสนามโน้มถ่วง	E p = m · g · Δh โดยที่ g คือความเร่งของแรงโน้มถ่วง Δh คือความแตกต่างของความสูงที่วัตถุมวล m เคลื่อนที่
	พลังงาน	อี	ปริมาณทางกายภาพที่เป็นหน่วยวัดการเคลื่อนที่ของสสารในรูปแบบต่างๆ และการวัดการเปลี่ยนผ่านของการเคลื่อนที่ของสสารจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่ง
	บังคับ	เอฟ	ปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์ที่เป็นหน่วยวัดความเข้มของปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุ แรงที่ใช้กับวัตถุขนาดใหญ่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็วหรือการเสียรูปในนั้น
	จูล	เจ	งานที่ทำด้วยแรง 1 นิวตัน เมื่อวัตถุเคลื่อนที่เป็นระยะทาง 1 เมตรในทิศทางของการกระทำ

งานเครื่องกล– ปริมาณทางกายภาพเท่ากับผลคูณของแรงและเส้นทางที่วัตถุเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของแรงนี้ หน่วยของงานคือ 1 จูล (1 J = 1 N m)

พลังงานของร่างกาย– ปริมาณทางกายภาพที่แสดงงานที่ร่างกายนี้สามารถทำได้ พลังงานวัดในหน่วยเดียวกับงาน - จูล

ในปีพ.ศ. 2415 (ค.ศ. 1872) โดยการตัดสินใจของคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรฐานของระบบเมตริก มวลของกิโลกรัมต้นแบบที่จัดเก็บไว้ในหอจดหมายเหตุแห่งชาติของฝรั่งเศส ถูกนำมาใช้เป็นหน่วยของมวล เครื่องต้นแบบนี้เป็นน้ำหนักทรงกระบอกแพลตตินัมที่มีความสูงและเส้นผ่านศูนย์กลาง 39 มม. ต้นแบบกิโลกรัมสำหรับการใช้งานจริงทำจากโลหะผสมแพลตตินัม-อิริเดียม น้ำหนักแพลทินัม-อิริเดียมซึ่งใกล้เคียงกับมวลกิโลกรัมแพลทินัมของ Archive มากที่สุด ถูกนำมาใช้เป็นต้นแบบระดับสากลของกิโลกรัม ควรสังเกตว่ามวลของกิโลกรัมต้นแบบสากลค่อนข้างแตกต่างจากมวลน้ำหนึ่งลูกบาศก์เดซิเมตร เป็นผลให้ปริมาตรน้ำ 1 ลิตรและ 1 ลูกบาศก์เดซิเมตรไม่เท่ากัน (1 ลิตร = 1.000028 dm 3) ในปีพ.ศ. 2507 การประชุมใหญ่สามัญเรื่องน้ำหนักและการวัดที่ XII ได้ตัดสินใจให้ปริมาตร 1 ลิตรเท่ากับ 1 dm 3

ต้นแบบกิโลกรัมสากลได้รับการอนุมัติในการประชุมใหญ่สามัญครั้งแรกว่าด้วยหน่วยวัดและน้ำหนักในปี พ.ศ. 2432 ให้เป็นต้นแบบของหน่วยมวล แม้ว่าในเวลานั้นยังไม่มีความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างแนวคิดเรื่องมวลและน้ำหนัก ดังนั้นมาตรฐานมวลจึงอยู่ มักเรียกว่ามาตรฐานน้ำหนัก

จากการตัดสินใจของการประชุมครั้งแรกว่าด้วยน้ำหนักและการวัด ต้นแบบกิโลกรัมแพลตตินัม-อิริเดียมหมายเลข 12 และหมายเลข 26 ถูกโอนไปยังรัสเซียจากต้นแบบที่ผลิตได้ 42 กิโลกรัม ต้นแบบกิโลกรัมหมายเลข 12 ได้รับการอนุมัติในปี พ.ศ. 2442 ให้เป็นมาตรฐานทางเลือกของรัฐสำหรับมวล (ต้องเทียบปอนด์กับกิโลกรัมเป็นระยะๆ) และต้นแบบหมายเลข 26 ใช้เป็นมาตรฐานรอง

มาตรฐานประกอบด้วย:

สำเนาต้นแบบกิโลกรัมสากล (หมายเลข 12) ซึ่งเป็นตุ้มน้ำหนักแพลตตินัม-อิริเดียม ทรงกระบอกตรง มีซี่โครงมน มีเส้นผ่านศูนย์กลางและสูง 39 มม. ต้นแบบของกิโลกรัมถูกเก็บไว้ที่ VNIIM D. M. Mendeleev (เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) บนขาตั้งควอทซ์ใต้ฝากระจกสองใบในตู้นิรภัยเหล็ก มาตรฐานจะถูกเก็บไว้โดยคงอุณหภูมิอากาศไว้ภายใน (20 ± 3) ° C และความชื้นสัมพัทธ์ 65% เพื่อรักษามาตรฐานไว้ จะมีการเปรียบเทียบมาตรฐานรองสองมาตรฐานทุกๆ 10 ปี ใช้เพื่อลำเลียงขนาดกิโลกรัมเพิ่มเติม เมื่อเปรียบเทียบกับกิโลกรัมมาตรฐานสากล น้ำหนักแพลทินัม-อิริเดียมในประเทศถูกกำหนดไว้ที่ 1.0000000877 กิโลกรัม

เครื่องชั่งปริซึมแขนเท่ากัน 1 กก. หมายเลข 1 พร้อมรีโมทคอนโทรล (เพื่อขจัดอิทธิพลของผู้ปฏิบัติงานที่มีต่ออุณหภูมิโดยรอบ) ผลิตโดย Ruprecht และเครื่องชั่งปริซึมสมัยใหม่แบบแขนเท่ากันสำหรับ 1 กก. หมายเลข 2 ผลิตที่ VNIIM ดี.เอ็ม. เมนเดเลเยฟ. เครื่องชั่งหมายเลข 1 และหมายเลข 2 ทำหน้าที่ถ่ายโอนขนาดของหน่วยมวลจากต้นแบบหมายเลข 12 ไปเป็นมาตรฐานรอง

ข้อผิดพลาดในการสร้างกิโลกรัมซึ่งแสดงโดยค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของผลการวัด 2 10 -9. ความทนทานที่น่าทึ่งของหน่วยมวลมาตรฐานในรูปของน้ำหนักแพลตตินัม-อิริเดียมไม่ได้เกิดจากการที่ครั้งหนึ่งพบวิธีที่มีความเสี่ยงน้อยที่สุดในการทำซ้ำกิโลกรัม ไม่เลย. เมื่อหลายทศวรรษที่แล้ว ข้อกำหนดด้านความแม่นยำในการวัดมวลเกินความเป็นไปได้ในการใช้งานโดยใช้มาตรฐานหน่วยมวลที่มีอยู่ การวิจัยเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ของมวลโดยใช้ค่าคงที่มวลกายภาพพื้นฐานของอนุภาคอะตอมต่างๆ (โปรตอน อิเล็กตรอน นิวตรอน ฯลฯ) ดำเนินไปอย่างต่อเนื่องมาเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม ข้อผิดพลาดที่แท้จริงในการสร้างมวลขนาดใหญ่ (เช่น กิโลกรัม) โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับมวลส่วนที่เหลือของนิวตรอน นั้นมากกว่าข้อผิดพลาดในการสร้างมวลกิโลกรัมโดยใช้น้ำหนักแพลทินัม-อิริเดียมอย่างมีนัยสำคัญ มวลที่เหลือของอนุภาคเดี่ยวซึ่งก็คือเซลล์ประสาท มีค่าเท่ากับ 1.6949286 (10)x10 -27 กก. และถูกกำหนดโดยค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่ 0.59 10 -6.

เวลาผ่านไปกว่า 100 ปีนับตั้งแต่มีการสร้างต้นแบบของกิโลกรัม ในช่วงที่ผ่านมามีการเปรียบเทียบมาตรฐานระดับชาติกับมาตรฐานสากลเป็นระยะ ในญี่ปุ่น เครื่องชั่งพิเศษได้ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ลำแสงเลเซอร์เพื่อบันทึก "การแกว่ง" ของแขนโยกพร้อมข้อมูลอ้างอิงและตุ้มน้ำหนักเมื่อทดน้ำหนัก ผลลัพธ์จะถูกประมวลผลโดยใช้คอมพิวเตอร์ ในเวลาเดียวกันข้อผิดพลาดในการสร้างกิโลกรัมเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 10 -10 (ตามค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน) เครื่องชั่งที่คล้ายกันหนึ่งชุดมีอยู่ในบริการมาตรวิทยาของกองทัพแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย

โครงการร่วมของแผนกมาตรวิทยาของ Rosstandart และนิตยสาร "โลกแห่งการวัด" ทรัพย์สินแห่งชาติ: มาตรฐานหลักของรัฐและผู้พิทักษ์ของพวกเขา โครงการนี้นำโดย N.V. Razikova หัวหน้าภาควิชามาตรวิทยาทางกฎหมาย ปัจจุบัน กิโลกรัมเป็นมาตรฐานที่มีปัญหามากที่สุดในโลก มาตรฐานสิ่งประดิษฐ์เดียวที่ยังใช้อยู่ในปัจจุบันคือการลดน้ำหนักอย่างลึกลับ

โครงการร่วมของแผนกมาตรวิทยาของ Rosstandart และนิตยสาร "โลกแห่งการวัด" ทรัพย์สินแห่งชาติ: มาตรฐานหลักของรัฐและผู้พิทักษ์ของพวกเขา โครงการนี้นำโดย N.V. Razikova หัวหน้าภาควิชามาตรวิทยาทางกฎหมาย ปัจจุบัน กิโลกรัมเป็นมาตรฐานที่มีปัญหามากที่สุดในโลก มาตรฐานสิ่งประดิษฐ์เดียวที่ยังใช้อยู่ในปัจจุบันคือการลดน้ำหนักอย่างลึกลับ มวลของต้นแบบกิโลกรัมสากลและสำเนาประจำชาติซึ่งทำจากโลหะผสมที่เหมือนกันและในเวลาเดียวกันก็ค่อยๆ แยกออก จนถึงตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีคำอธิบายที่สมควรสำหรับเรื่องนี้: พวกเขาไม่รู้ว่าต้นฉบับเบาลงหรือไม่ หรือตัวอย่างจากประเทศอื่น ๆ หนักขึ้นหรือไม่ แม้ว่าพวกเขาจะมีแนวโน้มที่จะเชื่อว่ามาตรฐานของปารีสยังคง "บางลง"

สเนกอฟ วิคเตอร์ ซาเวลิวิช เกิดเมื่อปี พ.ศ. 2489 ที่เมืองเลนินกราด สำเร็จการศึกษาจากคณะฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเลนินกราดด้วยปริญญาสาขาฟิสิกส์รังสี ในปี พ.ศ. 2510 เขามาทำงานที่ VNIIM ซึ่งตั้งชื่อตาม ดิ. Mendeleev สำหรับตำแหน่งวิศวกร พ.ศ. 2516 เขาได้รับเลือกให้ดำรงตำแหน่งนักวิจัยรุ่นเยาว์จากการแข่งขัน ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2529 ถึงปัจจุบัน เขาทำงานที่ VNIIM ในตำแหน่งวิศวกรชั้นนำ นักวิจัยอาวุโส และนักวิจัยชั้นนำ ตั้งแต่ พ.ศ. 2545 ถึง พ.ศ. 2548 – หัวหน้าห้องปฏิบัติการมวลและความหนาแน่น เชี่ยวชาญเทคนิคและวิธีการตรวจวัดมวลและความหนาแน่นของของแข็งได้อย่างแม่นยำ เมื่อปี พ.ศ. 2516 เขาได้ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนาและปรับปรุงวิธีการชั่งน้ำหนักในการวัดความหนาแน่นของอากาศ ในปี 1974 V.S. Snegov ออกแบบการติดตั้งสำหรับการวัดอุณหภูมิอากาศระยะไกลในกล่องแสดงผลของเครื่องชั่งมาตรฐาน มีการศึกษาคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุสำหรับการผลิตมาตรฐานมวล ในปี 1988 งานเสร็จสมบูรณ์เพื่อสร้างมวลอ้างอิงตามหลักการทางกายภาพใหม่ ในปีเดียวกันนั้น V.S. Snegov มีส่วนร่วมในการเปรียบเทียบมาตรฐานรองของหน่วยมวลระหว่างประเทศร่วมกัน ในปี 1989 เขาได้ปกป้องวิทยานิพนธ์ของเขาและได้รับปริญญาทางวิชาการในสาขา Candidate of Technical Sciences ผู้เขียนสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์มากกว่า 40 ฉบับและมาตรฐานพื้นฐานจำนวนหนึ่งในด้านมาตรวิทยามวล เขาเป็นผู้พัฒนา GOST 8.021-84 “GSI มาตรฐานหลักของรัฐและแผนการตรวจสอบของสหภาพทั้งหมดสำหรับเครื่องมือวัดมวล” ปัจจุบันเนื่องจากการปรับโครงสร้างของห้องปฏิบัติการและแผนกวิทยาศาสตร์ Viktor Savelyevich Snegov จึงทำงานเป็นนักวิจัยชั้นนำของ VNIIM ซึ่งตั้งชื่อตาม ดิ. เมนเดเลเยฟ. เขาเป็นผู้ดูแลทางวิทยาศาสตร์ของมาตรฐานหลักแห่งรัฐของหน่วยมวล

หน่วยการวัดแบบลอยตัวเป็นอุปสรรคสำคัญต่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งส่งผลเสียต่อผลลัพธ์ของการทำงานที่มีความแม่นยำ ดังนั้นปัญหาเร่งด่วนที่สุดสำหรับชุมชนมาตรวิทยาในปัจจุบันคือปัญหาในการเปลี่ยนต้นแบบกิโลกรัม จนถึงขณะนี้ มีการเสนอทางเลือกสองทางเลือกเพื่อกำหนดหน่วยมวลผ่านค่าคงที่ทางกายภาพ ได้แก่ กิโลกรัม "ไฟฟ้า" และกิโลกรัม "เคมี"...

ผู้ดูแลทางวิทยาศาสตร์ของต้นแบบกิโลกรัม V.S. Snegov ของรัสเซียบอกกับผู้อ่านเกี่ยวกับโลกแห่งการวัดเกี่ยวกับสถานการณ์ปัจจุบันและโอกาสในการพัฒนามาตรวิทยาพื้นฐานในด้านนี้

เครื่องชั่งเป็นที่รู้จักในอียิปต์โบราณและตะวันออกกลางเมื่อหลายพันปีก่อนคริสตศักราช ตามหลักฐานจากภาพวาดฝาผนังที่พบในระหว่างการขุดค้นทางโบราณคดีของปิรามิดของอียิปต์ เครื่องชั่งเหล่านี้พรรณนาถึงเกล็ดโยกที่มีอาวุธเท่ากันที่ง่ายที่สุดซึ่งมีถ้วยสองใบห้อยลงมาจากศูนย์กลางของแขนโยก นอกจากนี้ยังพบตุ้มน้ำหนักที่ชาวอียิปต์โบราณใช้อีกด้วย

ทฤษฎีของเครื่องชั่งโดยเฉพาะทฤษฎีของเครื่องชั่งแบบโยกก็ได้รับการศึกษาโดยนักวิทยาศาสตร์สมัยกรีกโบราณด้วย อาร์คิมิดีสเป็นคนแรกที่สร้างเครื่องชั่งอุทกสถิต (ศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช) ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา ทำให้สามารถชั่งน้ำหนักโลหะหลายชนิดทั้งในอากาศและของเหลว ซึ่งทำให้อาร์คิมิดีสสามารถสร้างมาตราส่วนของโลหะที่มีน้ำหนักเท่ากันในอากาศ แต่มีน้ำหนักต่างกันในน้ำ โดยธรรมชาติแล้วทองคำถูกเลือกให้เป็นโลหะอ้างอิง

เป็นเวลาหลายพันปีที่ผู้คนไม่ได้แยกแยะระหว่างแนวคิดเรื่อง "มวล" และ "น้ำหนัก" แนวคิดเรื่อง "มวล" ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในฟิสิกส์โดย I. Newton (1643–1727) โดยให้คำจำกัดความว่าเป็นปริมาณของสสาร* มวลรวมอยู่ในกฎความโน้มถ่วงสากลและกฎข้อที่สองของพลวัตที่เขาค้นพบ ดังนั้นจึงมีการแนะนำแนวคิดเรื่อง "มวลหนัก" และ "มวลเฉื่อย" หลักการความเท่าเทียมกันของมวลเหล่านี้ได้รับการทดสอบซ้ำแล้วซ้ำอีกและยังไม่ได้รับการปฏิเสธจนถึงทุกวันนี้ที่ระดับความแม่นยำประมาณ 1·10 -12 A. Lagrange, L. Euler, A. Einstein และคนอื่นๆ มีส่วนร่วมในการทำความเข้าใจมวลในฐานะปริมาณทางกายภาพ ปรากฎว่า มวลไม่ได้มีคุณสมบัติของการบวกเสมอไป** และมีความเร็วเทียบได้กับความเร็วแสง มันขึ้นอยู่กับความเร็ว ในทางกลับกัน มวลก็มีพลังงานเทียบเท่ากัน กล่าวคือ ถือได้ว่าเป็นภาชนะบรรจุพลังงาน

ดังนั้นมวลจึงเป็นปริมาณทางกายภาพพื้นฐานที่มีอยู่ในสสารทุกประเภท มีความเกี่ยวข้องกับคุณลักษณะของสสารเช่นอวกาศและเวลา อนุภาคมูลฐานทั้งสองมีมวลประมาณ 10-30 กิโลกรัม และวัตถุในอวกาศ เช่น กาแล็กซีของเรา มีน้ำหนักประมาณ 10-40 กิโลกรัม มวลของวัตถุไมโครเวิลด์มักแสดงเป็นหน่วยมวลอะตอม หน่วยมวลอะตอม (amu) ถูกกำหนดโดยมวลของไอโซโทปคาร์บอน 12 C มวลของวัตถุในจักรวาลมหภาคจะแสดงผ่านมวลของดวงอาทิตย์ MC ดังนั้น ดาราจักรส่วนใหญ่ในจักรวาลจึงมีมวลอยู่ในลำดับ (1·10 10 ...3·10 11) MC

แน่นอนในพิภพเล็ก ๆ และในอวกาศแนวคิดของน้ำหนักและการชั่งน้ำหนัก (การกำหนดมวลของร่างกายโดยใช้ตาชั่ง - บันทึก แก้ไข.) หมดความหมาย มีการใช้วิธีการวัดอื่นๆ ในพื้นที่เหล่านี้ พื้นที่ชั่งน้ำหนักซึ่งใช้วิธีการวัดโดยตรงทั่วไป ครอบคลุมช่วงมวลตั้งแต่เศษส่วนของไมโครกรัมไปจนถึงหลายพันตัน

ในโลกโบราณแล้วมีการเข้าใจถึงความสำคัญของระบบหน่วยน้ำหนักแล้ว

ในยุคกลางและต่อมา หน่วยของน้ำหนักมักถูกใช้เป็นหน่วยทางการเงิน ตัวอย่างเช่น ระบบการเงินของอังกฤษที่นำโดยการซื้อขายเงินปอนด์ของอังกฤษ*** นอกจากนั้น ยังมีการใช้เหรียญและปอนด์เภสัชกรในสหราชอาณาจักรอีกด้วย

เมื่อถึงศตวรรษที่ 18 มีการใช้หน่วยน้ำหนักที่แตกต่างกันจำนวนมากในยุโรปและรัสเซีย โดยในยุโรปเพียงหน่วยเดียวหลายสิบปอนด์ก็ถูกสร้างขึ้น (ในรัสเซียพื้นฐานของระบบหน่วยน้ำหนักคือปอนด์รัสเซีย) สิ่งนี้สร้างความยากลำบากอย่างมากในการประเมินผลลัพธ์ของการวัดและการค้าที่ซับซ้อนระหว่างประเทศต่างๆอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

ในเรื่องนี้ข้อเสนอเกิดขึ้นเพื่อสร้างระบบหน่วยปริมาณสากลที่เป็นหนึ่งเดียวกันซึ่งจะเหมาะสม "สำหรับทุกเวลาสำหรับทุกคน" - นี่คือคำขวัญที่แนะนำผู้สร้างระบบเมตริกของหน่วย

ระบบน้ำหนักและการวัดนี้มีพื้นฐานอยู่บนหลักการของความเป็นธรรมชาติ: การวัดและหน่วยของน้ำหนักจะต้องนำมาจากธรรมชาติ จึงสามารถทำซ้ำได้ทุกที่ทุกเวลา เส้นลมปราณโลกหนึ่งส่วนสี่สิบล้านถูกเสนอเป็นหน่วยความยาว - หนึ่งเมตรและเป็นหน่วยมวล - หนึ่งกิโลกรัม - มวลของน้ำกลั่นหนึ่งลูกบาศก์เดซิเมตรที่อุณหภูมิ +4 o C ในสภาวะสุญญากาศ . จากนั้น (ในปี พ.ศ. 2342) ได้มีการสร้างต้นแบบแพลตตินัมขนาดเมตรและกิโลกรัม ต่อมาเรียกว่าต้นแบบที่เก็บถาวร

คำจำกัดความของกิโลกรัมที่เลือกกลับกลายเป็นว่าไม่ประสบความสำเร็จอย่างสิ้นเชิงเพราะว่า ขึ้นอยู่กับมิเตอร์ ในที่สุดในปี พ.ศ. 2415 คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศได้ประชุมกันตามความคิดริเริ่มของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ได้นำคำจำกัดความใหม่ของกิโลกรัมมาใช้ กล่าวคือ กิโลกรัมกลายเป็นเพียงมวลของกิโลกรัมเอกสารสำคัญ เขาสูญเสียการเชื่อมต่อกับมิเตอร์ แต่สูญเสียความเป็นธรรมชาติอันเป็นผลมาจากการปฏิเสธต้นแบบ (มาตรฐาน) ที่นำมาจากธรรมชาติและการแทนที่ด้วยผลิตภัณฑ์ที่ "มนุษย์สร้างขึ้น" ในปีเดียวกันนั้น มีการตัดสินใจสร้างต้นแบบแพลตตินัม-อิริเดียมขนาดเมตรและกิโลกรัม ซึ่งมีคุณสมบัติเชิงกลสูงกว่า

ในปี พ.ศ. 2418 เหตุการณ์ประวัติศาสตร์เกิดขึ้นในปารีส ตัวแทนจาก 17 รัฐ รวมทั้งรัสเซีย ได้ลงนามในอนุสัญญาเมตริกที่อนุมัติต้นแบบแพลตตินัม-อิริเดียมให้เป็นมาตรฐานสากล มวลของต้นแบบกิโลกรัมสากล (IPK) ซึ่งจัดเก็บไว้ที่สำนักงานชั่งน้ำหนักและการวัดระหว่างประเทศ (BIPM) ในเมืองแซฟวร์ ชานเมืองแห่งหนึ่งของปารีส ถูกนำมาเป็นหน่วยของมวล

กิโลกรัม แสดงว่า เค I และเป็นทรงกระบอกตรงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและสูงประมาณ 39 มม. ทำจากโลหะผสมของแพลตตินัมและอิริเดียมที่มีเศษส่วนมวล 90% และ 10% ตามลำดับ โลหะผสมนี้สร้างขึ้นจากการวิจัยอันยาวนาน มีความเฉื่อยทางเคมีที่ดี มีความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอ มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนค่อนข้างต่ำ มีความหนาแน่นสูงและมีคุณสมบัติพาราแมกเนติก ภายในข้อผิดพลาดในการวัด เคฉันจับคู่มวลกับมวลของกิโลกรัมเอกสารสำคัญได้อย่างแม่นยำ

ในปี พ.ศ. 2432 Mattei, Johnson and Co. ผลิตสำเนากิโลกรัมได้ 42 ชุด เคฉันมาจากโลหะผสมแพลตตินัม - อิริเดียมเดียวกัน โดยการตัดสินใจของการประชุมใหญ่สามัญครั้งแรกของคณะกรรมการชั่งน้ำหนักและมาตรการระหว่างประเทศ (CIPM GC) จำนวน 2 ฉบับ เคครั้งที่สอง และ เค III ถูกถ่ายโอนไปยัง BIPM โดยเป็นสำเนาของ IPC ต่อมามีการเพิ่มสำเนาอีก 4 ฉบับ ส่วนที่เหลืออีก 40 ฉบับถูกแจกจ่ายให้กับรัฐที่ลงนามในอนุสัญญามิเตอร์ รวมสำเนาสองชุดถูกโอนไปยังรัสเซีย - หมายเลข 12 (รูปที่ 1) และหมายเลข 26

สำเนาหมายเลข 12 ทำหน้าที่เป็นต้นแบบของกิโลกรัมแห่งชาติ และสำเนาหมายเลข 26 ทำหน้าที่เป็นพยานมาตรฐาน ซึ่งในกรณีชำรุดหรือสูญหาย สำเนาหมายเลข 12 สามารถทดแทนได้

ในปี พ.ศ. 2435 มีการตรวจสอบสำเนาทั้งหมดและเปรียบเทียบกับต้นแบบสากลของกิโลกรัมซึ่งเป็นผลมาจากการแก้ไขที่เกี่ยวข้องกับมวลของ IPC ถูกกำหนด (มวลของมันเท่ากับ 1 กิโลกรัมทุกประการ) และค่า ของปริมาณของพวกเขา

ในปี พ.ศ. 2436 มีเหตุการณ์สำคัญอีกเหตุการณ์เกิดขึ้นในรัสเซีย - ตามความคิดริเริ่มของ D.I. Mendeleev ซึ่งเป็นหอการค้าหลักด้านตุ้มน้ำหนักและมาตรการก่อตั้งขึ้นในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ซึ่งต่อมาได้เปลี่ยนเป็นสถาบันวิจัยมาตรวิทยา All-Russian ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2436 เป็นต้นมา ต้นแบบระดับชาติของกิโลกรัม - สำเนาของต้นแบบสากลของกิโลกรัมหมายเลข 12 - ได้ถูกนำมาใช้ที่ VNIIM ดิ. Mendeleev สำหรับการทำซ้ำ การจัดเก็บ และการส่งผ่านขนาดของหน่วยมวลในรัสเซีย การทำซ้ำหน่วยมวลซึ่งดำเนินการผ่านการเปรียบเทียบต้นแบบระดับชาติกับ IPC เป็นระยะทำให้สามารถรับประกันความสม่ำเสมอของการวัดมวลในประเทศในระดับความแม่นยำที่ต้องการ ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมา มีการเปรียบเทียบสำเนาหมายเลข 12 กับต้นแบบสากลของกิโลกรัมจำนวน 5 ครั้ง ผลลัพธ์ของการเปรียบเทียบเหล่านี้แสดงไว้ในรูปที่ 1 2: ค่ามวลจริงที่ได้จากการเปรียบเทียบสำเนาหมายเลข 12 กับ IPC ในปี 1993 ใน BIPM คือ 1 กก. + 0.100 มก. ข้อผิดพลาดของผลการวัดไม่เกิน 0.0023 มก. ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์คือ 2 · 10 -9

ตอนนี้มาตรฐานหลักของรัฐของหน่วยมวลมีความซับซ้อนของเครื่องมือวัดต่อไปนี้:

• ต้นแบบกิโลกรัมระดับชาติ - สำเนาหมายเลข 12 IPC
• พยานมาตรฐานต้นแบบระดับชาติกิโลกรัม - สำเนาหมายเลข 26 ของ IPC
• ชุดเปรียบเทียบสำหรับถ่ายโอนขนาดของหน่วยมวลในช่วงตั้งแต่ 1 มก. ถึง 20 กก.

การถ่ายโอนหน่วยจาก 1 กิโลกรัมไปยังบริเวณที่มีมวลน้อยกว่านั้นดำเนินการโดยวิธีการหารเป็นค่าเศษส่วนและไปยังบริเวณที่มีมวลมาก - โดยวิธีการคูณเป็นหลายค่าของกิโลกรัมโดยใช้การวัดสะสม .

ในกรณีนี้ ระบบสมการการวัดในรูปแบบเมทริกซ์จะมีรูปแบบดังนี้

ผม = ขวาน + วี , (1)

ที่ไหน ฉัน – เวกเตอร์ของพารามิเตอร์ที่วัดได้ เช่น ความแตกต่างที่สอดคล้องกันในมวลของน้ำหนักหรือการรวมกัน เอ - เมทริกซ์การออกแบบที่กำหนดลำดับและลำดับของการเปรียบเทียบ เอ็กซ์ – เวกเตอร์ของพารามิเตอร์ที่ไม่รู้จัก เช่น การแก้ไขน้ำหนักที่เปรียบเทียบ วี – เวกเตอร์ของข้อผิดพลาดตกค้าง

การวัดแบบสะสมดังกล่าวมักจะดำเนินการเป็นเวลาสิบวัน ในแต่ละทศวรรษ การวัดจะดำเนินการโดยใช้เครื่องเปรียบเทียบเพียงเครื่องเดียว ดังนั้นการวัดจึงมีความแม่นยำเท่ากันกับการกระจายตัว ส 2 .

พารามิเตอร์ที่วัดได้จะมีคุณลักษณะเป็นเมทริกซ์ที่มีความแปรปรวน ง, ซึ่งมีรูปแบบ ด= ส 2 อี , ที่ไหน อี - เมทริกซ์เอกลักษณ์.

ในกรณีนี้ การแก้สมการ (1) มีรูปแบบดังนี้

X = (ก* ต ก*) -1 เอ* ต ฉัน*, (2)

ที่ไหน ก * = ดี -1/2 ก และ ฉัน * = ดี -1/2 ฉัน ; ก * ต – เมทริกซ์ที่ถูกย้าย เอ* .

อันเป็นผลมาจากการแก้ระบบสมการอย่างง่ายจะพบค่าที่ไม่ทราบของมวลของน้ำหนักของชุดที่สอบเทียบแล้ว มวลของน้ำหนักของชุดที่เหลือในช่วงหลายทศวรรษจะพบในลักษณะเดียวกัน ทำให้มั่นใจได้ว่าการส่งผ่านของหน่วยจะอยู่ในช่วงที่กำหนด

ตัวเปรียบเทียบสามารถกำหนดได้ว่าเป็นอุปกรณ์ทางเทคนิคที่ออกแบบมาเพื่อเปรียบเทียบปริมาณทางกายภาพหนึ่งกับปริมาณที่เป็นเนื้อเดียวกันอีกปริมาณหนึ่ง แสดงในรูปที่. เครื่องเปรียบเทียบอัตโนมัติหลัก 3 เครื่องสำหรับ 1 กก. ช่วยให้คุณสามารถเปรียบเทียบสี่กิโลกรัมพร้อมกันในโหมดอัตโนมัติ เช่น โดยปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์ ความไวของมันมีค่าเท่ากับหนึ่งพันล้านในหน่วยสัมพันธ์

การเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นระบบของมวลกิโลกรัมหมายเลข 12 ในรอบกว่าร้อยปีคือประมาณ 30 ไมโครกรัมนั่นคือ 0.3 ไมโครกรัมต่อปีที่เกี่ยวข้องกับ MIC สำเนาแพลตตินัม-อิริเดียมที่เหลือยังเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเทียบกับ MPC ในปริมาณประมาณ 20...50 ไมโครกรัม เนื่องจากกิโลกรัมเป็นหนึ่งในเจ็ดหน่วยพื้นฐานในระบบสากลของหน่วย CI (การถอดความภาษาฝรั่งเศส – อัตโนมัติ) จากนั้นเราสามารถสรุปได้ว่าปริมาณที่ได้มาจากมวลส่วนใหญ่ควรเปลี่ยนแปลงเช่นกัน การเปลี่ยนแปลงสะสมในหน่วยกิโลกรัมสามารถนำไปสู่สิ่งที่เรียกว่าวิกฤตระบบทางเทคนิคได้ในที่สุด โชคดีที่มีสาเหตุสองประการที่ทำให้การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไม่มีผลกระทบในทางปฏิบัติ:

1) ความถูกต้องของปริมาณอนุพันธ์ที่กำหนดในรูปกิโลกรัมนั้นน้อยกว่าการเปลี่ยนแปลงที่คาดไว้อย่างมาก

2) คำจำกัดความของหน่วย CI นั้นแตกต่างจากการใช้งานจริงมาก ตัวอย่างเช่น เมตรหมายถึงระยะทางที่แสงเดินทางในสุญญากาศในเวลาเท่ากับ 1/299792458 วินาที อย่างไรก็ตาม การใช้งานมิเตอร์ในทางปฏิบัตินั้นขึ้นอยู่กับการใช้เลเซอร์ฮีเลียมนีออน และหน่วยของความยาว “เมตร” มีลักษณะเฉพาะ (ไม่ได้กำหนดไว้) เท่ากับความยาวคลื่น 1579800.298728 ของแสงจากเลเซอร์นี้ ทีนี้ สมมติว่าการวัดอย่างเป็นทางการแสดงให้เห็นความไม่แน่นอนประมาณสองสามส่วนในพันล้านส่วน

จะไม่มีผลกระทบโดยอัตโนมัติต่อมิเตอร์วัดความยาวหน่วย เนื่องจากมิเตอร์ที่สองและมิเตอร์จะถูกแยกออกมาโดยการใช้งานมิเตอร์ในทางปฏิบัติโดยใช้เลเซอร์ เช่นเดียวกับกิโลกรัม

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงมวลของต้นแบบสากลนั้นไม่สามารถควบคุมได้ ในช่วงทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ผ่านมา การวิจัยจึงเริ่มดำเนินการเกี่ยวกับการเปลี่ยนไปใช้มาตรฐานธรรมชาติของหน่วยมวล โดยขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อกับอะตอมหรือทางกายภาพพื้นฐาน ค่าคงที่ กิโลกรัมสามารถกำหนดได้ในรูปของมวลของอะตอม เช่น ในรูปของมวลของอะตอมของซิลิคอน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จำเป็นต้องทราบค่าคงที่ของอาโวกาโดรด้วยความแม่นยำที่สูงมากของลำดับ 2·10 -8 อีกวิธีหนึ่งคือหาค่ากิโลกรัมผ่านค่าคงที่ของพลังค์โดยการเปรียบเทียบกำลังไฟฟ้าและเครื่องกลในระดับวัตต์ มีความก้าวหน้าอย่างมากในทิศทางนี้ และในการประชุมครั้งที่ 94 ในปี พ.ศ. 2548 CIPM ได้มีข้อเสนอแนะว่าควรเตรียมการสำหรับการกำหนดนิยามใหม่ของกิโลกรัมและหน่วยพื้นฐานอีกสามหน่วย ได้แก่ แอมแปร์ เคลวิน และโมล เพื่อให้หน่วยเหล่านี้ เชื่อมโยงกับหน่วยพื้นฐานที่ทราบแน่ชัด ค่าคงที่ ซึ่งจะช่วยให้สามารถนำไปปฏิบัติจริงของหน่วยได้ทุกที่ ทุกเวลา และในระดับความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับการปฏิบัติ หลังจากที่ประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนแปลงไปสู่คำจำกัดความใหม่ของกิโลกรัมในอนาคตและวิธีการทำซ้ำที่สอดคล้องกัน วิธีการและวิธีการส่งหน่วยจะยังคงเหมือนเดิมเพราะ ตุ้มน้ำหนักที่แม่นยำได้รับการออกแบบให้เรียบง่าย มีราคาไม่แพงนัก และมีความเสถียรสูงในการวัดมวล เฉพาะคำจำกัดความ วิธีการสร้างกิโลกรัม และเงื่อนไขในการถ่ายโอนและจัดเก็บสำเนาแพลตตินัม-อิริเดียมเท่านั้นที่จะเปลี่ยนแปลง เป็นผลให้กิโลกรัมจะสูญเสียความแม่นยำสัมบูรณ์ - จะกำหนดความไม่แน่นอนบางอย่าง แต่จะได้รับความเป็นธรรมชาติและการทำซ้ำและค่าคงที่ทางกายภาพที่เกี่ยวข้องจะได้รับการแก้ไขด้วยความแม่นยำสัมบูรณ์

หลังจากการเปลี่ยนไปใช้คำจำกัดความใหม่ของกิโลกรัม ระบบระหว่างประเทศสำหรับการถ่ายโอนหน่วยมวลจะเกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ (รูปที่ 4): มันจะดำเนินการผ่านสเกลวัตต์หรือทรงกลมซิลิคอนไปเป็นต้นแบบสากลของกิโลกรัม ถึงฉันและจากมันไปสู่ต้นแบบระดับชาติ เนื่องจากการถ่ายโอนหน่วยจากสเกลวัตต์หรือซิลิคอนทรงกลมของ MPC จะต้องดำเนินการภายใต้สภาวะสุญญากาศ ดังนั้น การโอนหน่วยจาก MPC ไปยังต้นแบบแพลตตินัม-อิริเดียมระดับชาติก็จะดำเนินการภายใต้สภาวะสุญญากาศเช่นกัน จึงมีความจำเป็นเร่งด่วนสำหรับประเทศที่มีกิโลกรัมแพลตตินัม-อิริเดียมต้องเปลี่ยนไปใช้การชั่งน้ำหนักแบบสุญญากาศ สิ่งนี้จะช่วยให้ยังคงอยู่ในระบบการส่งหน่วยทั่วโลกและในทางกลับกันเพื่อเพิ่มความแม่นยำของมาตรฐานหลักของรัฐของหน่วยมวลตามลำดับความสำคัญเนื่องจากการกำจัด ปัจจัยที่มีอิทธิพลอย่างมากต่อผลลัพธ์ของการชั่งน้ำหนัก - อากาศในบรรยากาศ ปัจจุบันมีมากกว่า 16 ประเทศที่มีเครื่องเปรียบเทียบสุญญากาศ รวมถึงประเทศเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของเรา - ตุรกีและสาธารณรัฐเช็ก แน่นอนว่ามีเครื่องเปรียบเทียบที่คล้ายกันในประเทศชั้นนำ เช่น สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น เยอรมนี เป็นต้น

วรรณกรรม

1. Braginsky V.B., Panov V.I. การตรวจสอบหลักการสมมูลของมวลเฉื่อยและแรงโน้มถ่วง // วารสารฟิสิกส์เชิงทดลองและทฤษฎี – พ.ศ. 2515 – หมายเลข 34.
2. ซาเวลสกี้ เอฟ.เอส. มวลและการวัด – ม.: Atomizdat, 1974.
3. Kamenskikh Yu.I., Snegov V.S. สถานะปัจจุบันของรัฐมาตรฐานปฐมภูมิของหน่วยมวล // เทคโนโลยีการวัด – พ.ศ. 2552 – ลำดับที่ 6
4. GOST 8.021–2005 จีเอสไอ. รูปแบบการตรวจสอบสถานะสำหรับเครื่องมือวัดมวล
5. GOST 7328–2001 เคตเทิลเบลล์ เงื่อนไขทางเทคนิคทั่วไป
6. มิลส์ ไอ. เอ็ม. อี. เอ. // มาตรวิทยา. – 2549 – ฉบับที่ 43. – หน้า 227.

* น้ำหนักของร่างกายในกลศาสตร์คลาสสิกถูกตีความว่าเป็นแรงที่วัตถุกระทำการบนแนวรับหรือช่วงล่างเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก – ประมาณ. เอ็ด
** Additivity (จากภาษาละติน additivus - เพิ่ม) (คณิตศาสตร์) คุณสมบัติของปริมาณซึ่งประกอบด้วยความจริงที่ว่าค่าของปริมาณที่สอดคล้องกับวัตถุทั้งหมดเท่ากับผลรวมของค่าของปริมาณที่สอดคล้องกับส่วนต่างๆ สำหรับการแบ่งวัตถุออกเป็นส่วนๆ
*** 1 ปอนด์การค้าอังกฤษ เท่ากับ 453.59 กรัม