Как постоянная Планка задаёт килограмм
Постоянная Планка связывает энергию с частотой: чем выше частота, тем больше порция энергии. В системе СИ её числовое значение зафиксировано точно. Но сама по себе эта константа не лежит на весах и не показывает массу напрямую. Чтобы воплотить её в измерении, нужна установка, которая связывает массу с электрическими и механическими величинами.
Мост между массой и электричеством
Для этого используют весы Киббла — прибор, который сопоставляет две мощности. В одном режиме он удерживает груз электромагнитной силой, измеряемой через электрическое напряжение и ток. В другом катушку движут в магнитном поле и измеряют наведённое напряжение. Сравнение этих режимов позволяет связать массу груза с электрическими измерениями, а через них — с постоянной Планка.
Электрические величины измеряют с помощью квантовых эффектов, поведение которых тоже определяется точными константами природы. Поэтому весы Киббла превращают фиксированное значение постоянной Планка в практическую процедуру: лаборатория может определить массу, не сравнивая её с единственным образцом.
Эталон — не предмет, а воспроизводимый опыт
Металлический цилиндр был удобен как общий ориентир, но его массу приходилось поддерживать и проверять сравнением с другими копиями. Теперь определение килограмма опирается на неизменное значение константы, а точность результата зависит от качества приборов и измерений. Весы Киббла требуют сложной лабораторной техники, зато этот принцип можно воспроизвести независимо: килограмм сохраняется не в одном хранилище, а в согласованной процедуре измерения.
