Группа ученых из Франции, США и Великобритании предлагает отказаться от материального эталона килограмма в пользу некоего "виртуального" стандарта, который будет определяться математической формулой. Как пояснили сами ученые, "золотой стандарт" килограмма, представляющий собой цилиндр из сплава платины и иридия, как и все материальное, подвержен изменениям, а потому даже теоретически нельзя считать, что его вес остается неизменным.
Таким образом, эталон килограмма может постигнуть судьба остальных пяти фундаментальных физических эталонов международной системы СИ (SI) - секунда, ампер, метр, кандела, кельвин и моль, которые вычисляются через физические константы. Точность всех шести фундаментальных физических эталонов чрезвычайно важна, поскольку именно через них выводятся другие производные единицы измерения. Например, эталон метра, который одно время, как и эталон килограмма, хранился в виде "линейки" из сплава платины и иридия, был заменен и равен сейчас расстоянию, который проходит свет за 1/299 792 458-ю секунды.
Слиток эталона уже на протяжении 115 лет хранится в Палате мер и весов (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM) в парижском пригороде Севр. Время от времени палаты стандартов разных стран сверяют свои копии эталона с парижским оригиналом. Соединенные Штаты, например, делали это трижды с момента признания в 1889 году килограмма международным стандартом меры весов. И хотя эталон хранится в специальной камере, теоретически, учитывая, что его вынимают для контрольных взвешиваний, на нем могут остаться частички пыли. Соответственно, вес его может незначительно колебаться, что подтвердили исследования. В результате, как пишет Live Science, было установлено, что массы копий уже отличаются от массы эталонного образца.
Тогда ученые на страницах научного журнала "Метрология" (Metrologia) в статье под названием "Новое определение килограмма: решение, время которому пришло" предложили универсальный метод определения килограмма через физические константы. Первый из подходов предлагает делать это через одну из двух универсальных постоянных, число Авогадро (количество атомов в кристалле углерода, используемого при рентгене) или постоянную Планка, основанную на понятии "кванта энергии". Плюсы от "виртуализации" эталона килограмма очевидны: каждая страна может воспроизвести его сама, он не подвержен влиянию времени, как его материальный аналог – известно, что металлы, даже такой стабильный, как сплав платины и иридия, тяжелеет, вступая в химические реакции с веществами в воздухе. "Таким образом, наша идея состоит в том, чтобы сформировать своего рода виртуальное определение килограмма, которое не имело бы непосредственной связи с каким-либо материальным объектом реального мира", - заявил один из соавторов статьи физик Питер Мор, возглавляющий парижский Комитет научно-технических стандартов.
По его словам, за сто лет расхождение в весе эталона и его копий достигло пять стомиллионных. На первый взгляд, немного, однако для микроизмерений разница может быть значительной. Новые методы определения килограмма позволят сделать более точными научные измерения более чем в 50 раз. В свою очередь увеличение точности имеет большое значение в практической области: например, в медицине, технике, охране окружающей среды. Последним аргументом в пользу нововведения, по мнению ученых, является то, что материальный стандарт может быть уничтожен в результате природного катаклизма или несчастного случая. "На Париж может упасть метеорит и разрушить оригинал. А формулу всегда можно восстановить", - заявил Мор.
Решение об изменении стандартов измерения эталона килограмма принимает Международный комитет весов и мер, которое должно быть ратифицировано собирающейся раз в четыре года конференцией ученых заинтересованных стран. Если аргументы в пользу "виртуализации" килограмма будут приняты международным научным сообществом, предлагаемые изменения вступят в силу в октябре 2007 года.