2018 को मेट्रोलॉजी में एक घातक वर्ष कहा जा सकता है, क्योंकि यह भौतिक मात्रा SI की इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में एक वास्तविक तकनीकी क्रांति का समय है। यह मुख्य भौतिक राशियों की परिभाषाओं को संशोधित करने के बारे में है। क्या सुपरमार्केट में एक किलोग्राम आलू का वजन अब नए तरीके से होगा? सी आलू समान होंगे। कुछ और बदलेगा।
एसआई प्रणाली से पहले
वजन और माप में सामान्य मानकों की प्राचीन काल में आवश्यकता थी। लेकिन वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति के आगमन के साथ माप के सामान्य नियम विशेष रूप से आवश्यक हो गए। वैज्ञानिकों को एक आम भाषा में बात करने की जरूरत थी: एक फुट कितने सेंटीमीटर है? और फ़्रांस में एक सेंटीमीटर क्या है जब यह इतालवी के समान नहीं है?
फ्रांस को मानद वयोवृद्ध और ऐतिहासिक मेट्रोलॉजिकल लड़ाइयों का विजेता कहा जा सकता है। यह 1791 में फ्रांस में था कि माप प्रणाली को आधिकारिक रूप से अनुमोदित किया गया था और उनकेइकाइयों, और मुख्य भौतिक मात्राओं की परिभाषाओं को राज्य दस्तावेजों के रूप में वर्णित और समर्थन किया गया था।
फ्रांसीसी यह समझने वाले पहले व्यक्ति थे कि भौतिक मात्रा को प्राकृतिक वस्तुओं से बांधा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, एक मीटर को भूमध्य रेखा की ओर उत्तर से दक्षिण की ओर मेरिडियन लंबाई के 1/40,000,000 के रूप में वर्णित किया गया है। वह, इस प्रकार, पृथ्वी के आकार से बंधा हुआ था।
एक ग्राम को भी प्राकृतिक परिघटनाओं से जोड़ा गया है: इसे शून्य के करीब तापमान स्तर पर एक घन सेंटीमीटर में पानी के द्रव्यमान के रूप में परिभाषित किया गया था (बर्फ का पिघलना)।
लेकिन, जैसा कि यह निकला, पृथ्वी एक आदर्श गेंद नहीं है, और एक घन में पानी में अशुद्धियाँ होने पर कई तरह के गुण हो सकते हैं। इसलिए, ग्रह के विभिन्न भागों में इन राशियों के आकार एक दूसरे से थोड़े भिन्न थे।
19वीं शताब्दी की शुरुआत में, गणितज्ञ कार्ल गॉस के नेतृत्व में जर्मनों ने व्यवसाय में प्रवेश किया। उन्होंने माप की सेंटीमीटर-ग्राम-सेकंड प्रणाली को अद्यतन करने का प्रस्ताव रखा, और तब से मीट्रिक इकाइयाँ दुनिया में चली गईं, विज्ञान और अंतर्राष्ट्रीय समुदाय द्वारा मान्यता प्राप्त है, भौतिक मात्रा की इकाइयों की एक अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली का गठन किया गया है।
मेरिडियन की लंबाई और पानी के घन के द्रव्यमान को मानकों के साथ बदलने का निर्णय लिया गया था जो कि पेरिस में वजन और माप ब्यूरो में संग्रहीत किए गए थे, मीट्रिक में भाग लेने वाले देशों को प्रतियों के वितरण के साथ। सम्मेलन।
किलोग्राम, उदाहरण के लिए, प्लैटिनम और इरिडियम के मिश्र धातु से बने सिलेंडर की तरह दिखता था, जो अंत में एक आदर्श समाधान भी नहीं बन पाया।
भौतिक मात्रा SI की इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली 1960 में बनाई गई थी। पहले इसमें छह शामिल थेबुनियादी मात्राएँ: मीटर और लंबाई, किलोग्राम और द्रव्यमान, सेकंड में समय, एम्पीयर में वर्तमान ताकत, केल्विन में थर्मोडायनामिक तापमान और कैंडेला में चमकदार तीव्रता। दस साल बाद, उनमें एक और जोड़ा गया - एक पदार्थ की मात्रा, जिसे मोल में मापा जाता है।
यह जानना महत्वपूर्ण है कि अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली की भौतिक मात्राओं के मापन की अन्य सभी इकाइयों को मूल राशियों का व्युत्पन्न माना जाता है, अर्थात एसआई प्रणाली की मूल मात्राओं का उपयोग करके गणितीय रूप से उनकी गणना की जा सकती है।
मानकों से दूर
भौतिक मानक सबसे विश्वसनीय माप प्रणाली नहीं निकले। देश के अनुसार स्वयं किलोग्राम मानक और इसकी प्रतियों की समय-समय पर एक दूसरे से तुलना की जाती है। सुलह इन मानकों के द्रव्यमान में परिवर्तन दिखाती है, जो विभिन्न कारणों से होता है: सत्यापन के दौरान धूल, स्टैंड के साथ बातचीत, या कुछ और। वैज्ञानिकों ने इन अप्रिय बारीकियों को लंबे समय से देखा है। मेट्रोलॉजी में अंतरराष्ट्रीय प्रणाली की भौतिक मात्रा की इकाइयों के मापदंडों को संशोधित करने का समय आ गया है।
इसलिए, मात्राओं की कुछ परिभाषाएँ धीरे-धीरे बदलीं: वैज्ञानिकों ने भौतिक मानकों से दूर होने की कोशिश की, जिसने समय के साथ किसी न किसी रूप में अपने मापदंडों को बदल दिया। सबसे अच्छा तरीका है मात्राओं को अपरिवर्तनीय गुणों के रूप में प्राप्त करना, जैसे प्रकाश की गति या परमाणुओं की संरचना में परिवर्तन।
एसआई प्रणाली में क्रांति की पूर्व संध्या पर
भौतिक मात्रा की इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में प्रमुख तकनीकी परिवर्तन वार्षिक सम्मेलन में अंतर्राष्ट्रीय भार और माप ब्यूरो के सदस्यों के मतदान के माध्यम से किए जाते हैं। यदि स्वीकृत हो जाता है, तो परिवर्तन कुछ समय बाद प्रभावी होंगेमहीने।
यह सब उन वैज्ञानिकों के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है जिनके अनुसंधान और प्रयोगों के लिए माप और सूत्रीकरण में अत्यधिक सटीकता की आवश्यकता होती है।
नए 2018 संदर्भ मानक किसी भी स्थान, समय और पैमाने पर किसी भी माप में उच्चतम स्तर की सटीकता प्राप्त करने में मदद करेंगे। और यह सब सटीकता में बिना किसी नुकसान के।
एसआई प्रणाली में मात्राओं को फिर से परिभाषित करना
यह सात ऑपरेटिंग बुनियादी भौतिक मात्राओं में से चार से संबंधित है। निम्नलिखित मात्राओं को इकाइयों के साथ फिर से परिभाषित करने का निर्णय लिया गया:
- किलोग्राम (मास) व्यंजक में प्लांक स्थिरांक की इकाइयों का उपयोग करते हुए;
- एम्पीयर (करंट) चार्ज माप के साथ;
- केल्विन (थर्मोडायनामिक तापमान) बोल्ट्ज़मान स्थिरांक का उपयोग करके इकाई अभिव्यक्ति के साथ;
- अवोगाद्रो स्थिरांक (पदार्थ की मात्रा) के माध्यम से तिल।
शेष तीन राशियों के लिए, परिभाषाओं के शब्दों को बदल दिया जाएगा, लेकिन उनका सार अपरिवर्तित रहेगा:
- मीटर (लंबाई);
- सेकंड (समय);
- कैंडेला (प्रकाश की तीव्रता)।
एम्प के साथ परिवर्तन
आज अंतरराष्ट्रीय एसआई प्रणाली में भौतिक मात्रा की एक इकाई के रूप में एम्पीयर क्या है, 1946 में वापस प्रस्तावित किया गया था। परिभाषा इस संरचना की सभी बारीकियों को निर्दिष्ट करते हुए, एक मीटर की दूरी पर एक वैक्यूम में दो कंडक्टरों के बीच वर्तमान की ताकत से जुड़ी हुई थी। अशुद्धि और बोझिल माप आज के दृष्टिकोण से इस परिभाषा की दो मुख्य विशेषताएं हैं।
नई परिभाषा में, एक एम्पीयर एक विद्युत प्रवाह के बराबर होता हैप्रति सेकंड विद्युत आवेशों की एक निश्चित संख्या का प्रवाह। इकाई को इलेक्ट्रॉन आवेशों में व्यक्त किया जाता है।
अपडेट किए गए एम्पीयर को निर्धारित करने के लिए, केवल एक उपकरण की आवश्यकता है - तथाकथित सिंगल-इलेक्ट्रॉन पंप, जो इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने में सक्षम है।
नया तिल और सिलिकॉन शुद्धता 99.99998%
तिल की पुरानी परिभाषा 0.012 किग्रा द्रव्यमान वाले कार्बन समस्थानिक में परमाणुओं की संख्या के बराबर पदार्थ की मात्रा से संबंधित है।
नए संस्करण में, यह एक पदार्थ की मात्रा है जो निर्दिष्ट संरचनात्मक इकाइयों की सटीक परिभाषित संख्या में निहित है। इन इकाइयों को अवोगाद्रो स्थिरांक का उपयोग करके व्यक्त किया जाता है।
आवोगाद्रो के अंक को लेकर भी कई चिंताएं हैं। इसकी गणना के लिए सिलिकॉन-28 का गोला बनाने का निर्णय लिया गया। सिलिकॉन का यह समस्थानिक इसकी सटीक क्रिस्टल जाली द्वारा पूर्णता के लिए प्रतिष्ठित है। इसलिए, एक गोले के व्यास को मापने वाले लेजर सिस्टम का उपयोग करके इसमें परमाणुओं की संख्या को सटीक रूप से गिना जा सकता है।
बेशक, यह तर्क दिया जा सकता है कि सिलिकॉन-28 गोले और वर्तमान प्लैटिनम-इरिडियम मिश्र धातु के बीच कोई बुनियादी अंतर नहीं है। वह दोनों और अन्य पदार्थ समय के साथ परमाणु खो देते हैं। हार, सही। लेकिन सिलिकॉन-28 उन्हें अनुमानित दर पर खो रहा है, इसलिए संदर्भ में हर समय समायोजन किया जाएगा।
स्फीयर के लिए सबसे शुद्ध सिलिकॉन-28 हाल ही में यूएसए में प्राप्त किया गया था। इसकी शुद्धता 99.9998% है।
और अब केल्विन
केल्विन अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में भौतिक मात्राओं की इकाइयों में से एक है और इसका उपयोग थर्मोडायनामिक तापमान के स्तर को मापने के लिए किया जाता है। "पुराने तरीके से" यह 1/273, 16. के बराबर हैपानी के त्रिगुण बिंदु के तापमान के हिस्से। पानी का त्रिक बिंदु एक अत्यंत रोचक घटक है। यह तापमान और दबाव का वह स्तर है जिस पर पानी एक साथ तीन अवस्थाओं में होता है - "भाप, बर्फ और पानी।"
निम्नलिखित कारणों से "दोनों पैरों पर लंगड़ा" की परिभाषा: केल्विन का मान मुख्य रूप से सैद्धांतिक रूप से ज्ञात आइसोटोप अनुपात के साथ पानी की संरचना पर निर्भर करता है। लेकिन व्यवहार में, ऐसी विशेषताओं के साथ पानी प्राप्त करना असंभव था।
नए केल्विन को इस प्रकार परिभाषित किया जाएगा: एक केल्विन 1.4 × 10−23j द्वारा तापीय ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर है। इकाइयों को बोल्ट्जमान स्थिरांक का उपयोग करके व्यक्त किया जाता है। अब गैस के गोले में ध्वनि की गति निर्धारित करके तापमान स्तर को मापा जा सकता है।
बिना मानक के किलोग्राम
हम पहले से ही जानते हैं कि पेरिस में इरिडियम के साथ प्लैटिनम का एक मानक है, जिसने किसी तरह मेट्रोलॉजी और भौतिक मात्रा की इकाइयों की प्रणाली में इसके उपयोग के दौरान अपना वजन बदल दिया।
किलोग्राम की नई परिभाषा है: एक किलोग्राम को प्लैंक के स्थिरांक के रूप में 6.63 × 10−34 m2 से विभाजित करके व्यक्त किया जाता है। с−1.
द्रव्यमान का मापन अब "वाट" पैमानों पर किया जा सकता है। नाम को मूर्ख मत बनने दो, ये सामान्य तराजू नहीं हैं, बल्कि बिजली है, जो पैमाने के दूसरी तरफ पड़ी वस्तु को उठाने के लिए पर्याप्त है।
भौतिक राशियों की इकाइयों के निर्माण के सिद्धांतों में परिवर्तन और समग्र रूप से उनकी प्रणाली की आवश्यकता है, सबसे पहले, विज्ञान के सैद्धांतिक क्षेत्रों में। अद्यतन प्रणाली में मुख्य कारकअब प्राकृतिक स्थिरांक हैं।
यह गंभीर वैज्ञानिकों के एक अंतरराष्ट्रीय समूह की कई वर्षों की गतिविधि का तार्किक निष्कर्ष है, जिनके लंबे समय से प्रयासों का उद्देश्य मौलिक भौतिकी के नियमों के आधार पर इकाइयों की आदर्श माप और परिभाषाएँ खोजना था।
