Повторная рецензия на статью «Новый эталон килограмма»
1. Автор статьи в своем ответе рецензенту заявил следующее: «В рецензии подразумевается, что эталон килограмма — это «эталон единицы массы – килограмма, в основной состав которого будут входить два медных шара». И далее: «Это не так. Все современные эталоны не реализуются через физические предметы, это всегда методы измерения, основанные на физических константах. Так эталон секунды — это время, за которое атом цезия-133 совершит 9 192 631 770 переходов между энергетическими уровнями сверхтонкой структуры».
Коль скоро автор статьи ответил рецензенту, что «это не так», рецензент вынужден процитироватьисходный текст, предназначенный для статьи, включающий «определение» эталона:«Эталон массы, килограмм, чаще всего связан с силами гравитационного притяжения и силами инерции, поэтому предлагаемый новый эталон килограмма основывается на законе гравитации и на втором законе Ньютона [5]:
«Эталон килограмма, это суммарная масса двух шаров (m1+m2), которые при их свободном движении относительно друг друга получают ускорение a=d2R/dt2, равное а=г•(m1+m2)/R2, где R – расстояние между центрами шаров, г – постоянная гравитации, точно равная 6.67408•10-11 м3 кг-1 с-2».»(здесь и ниже выделено рецензентом).
Итак, всформулированном автором статьи«определении» эталонавполне ясно написано, что эталоном единицы массы - килограмма является суммарная масса двух металлических шаров (m1+m2).Остальное в этом «определении» - знание точного значения постоянной гравитации и наличие свободного движения шаров относительно друг друга - определяет условия их применения. Для воспроизведения единицы массы – килограмма, по словам автора статьи, «достаточно»обеспечить свободное движение этих шаров в космическом пространстве и точно измерить ускорение и расстояние между центрами шаров. По результатам этих измерений можно вычислить суммарную массу пары шаров. Последнее осуществляется с помощью каких-либо вспомогательных средств измерений, не указанных в тексте статьи. При этом никаких специальных требований к чистоте металла, из которого сделаны шары, стабильности их масс, качеству их изготовления, чистоте поверхностишаров и т. п.,авторомстатьи не предъявляется. Последнее, впрочем, странно, поскольку для измерений суммарной массы шаров должны производиться прецизионные измерения расстояния R между шарами, вероятно, с помощью лазерного дальномера. Но как можно измерить расстояние между шарами лазерным дальномером с необходимой точностью, если, например, поверхность шаров обладает шероховатостью, причем возрастающей со временем от бесчисленных ударов продуктами солнечных выбросов? Предложенный автором материал (медь), из которого будут изготовлены шары, не является сверхтвердым и не имеет отношения к каким-либо физическим константам. При эксплуатации он будет подвергаться облучению космическими лучами и «бомбардировке» продуктами солнечных выбросов, что, в свою очередь, будет приводить к перманентной порче поверхности шаров, постоянному росту неопределенности измерений, а в дальнейшем – выходу эталона из строя из-за недопустимого увеличения его погрешности. Однако, автор утверждает, что именно суммарная масса шаров воспроизводит и хранит (!) единицу массы – килограмм. Какое же это «хранение» объекта особой государственной важности – государственного первичного эталона и единицы массы, которую он воспроизводит? Впрочем, в ответе рецензенту автор указал, что он претендует на международный эталон, а не на государственный первичный. В таком случае, возможно, правильнее было бы автору статьи сразу направить статью в NIST или в BIPM.
б) Отдельно по поводу: Все современные эталоны не реализуются через физические предметы, это всегда методы измерения, основанные на физических константах. Так эталон секунды — это время, за которое атом цезия-133 совершит 9 192 631 770 переходов между энергетическими уровнями сверхтонкой структуры».
1. Это – мнение автора статьи и оно принципиально неверно.
В вышеприведенном определении «Государственный первичный эталон» в данном случае представляет интерес термин «воспроизведение единицы». Он «расшифрован» в РМГ 29-2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения», раздел 8, п. 8.2 воспроизведение …единицы (величины) следующим образом: «Воспроизведение единицы величины это совокупность операций по материализации единицы величины с помощью первичного эталона». Это означает, что единица величиныдолжна быть материализована в соответствии с определением этой единицы величины. То есть, если использовать терминологию автора рецензируемой статьи, представлена в виде «физического предмета, процесса или их параметров». Такое требование предъявляется к любому государственному первичному эталону единицы величины, применяемому на территории РФ. Кроме того, это требование предъявляется и к любому другому (вторичному или разрядному)эталону единицы величины, применяемому на территории РФ.
2. Вероятнее всего, автор рецензируемой статьи не обратил внимания на основные положения Федерального закона от 26 июня 2008 года N 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений». Согласно этому закону (ст.2 п.4) государственный первичный эталон единицы величины - государственный эталон единицы величины, обеспечивающий воспроизведение, хранение и передачу единицы величины с наивысшей в Российской Федерации точностью, утверждаемый в этом качестве в установленном порядке и применяемый в качестве исходного на территории Российской Федерации.
Что следует из этой статьи (ст.2 п.4)? Как известно, космос во всем своем единстве является международным пространством, открытым для доступа и исследования всеми странами, но при этом не является территорией Российской Федерации. Поэтому расположение в космосе государственного первичного эталона возможно с точки зрения международного права, но противоречит упомянутой статье 2 п.4 Федерального закона N 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений». Иными словами, исследования, связанные с созданием государственного первичного эталона проводить в космосе можно, поскольку не запрещено международным правом, но располагать в нем эталон, а также хранить и передавать единицу от этого эталона –нельзя, поскольку такой эталон должен применяться на территории Российской Федерации. Более того, статья 7 Федерального закона «Об обеспечении единства измерений» п.4 Требования к эталонам единиц величин гласит:государственные первичные эталоны единиц величин содержатся и применяются в государственных научных метрологических институтах.
Правда, о таких «мелочах», как хранение и передача единицы, автор статьи вообще не упоминает, хотя любой эталон именно для этих целей и создается. И не стоит предлагать по этому поводу переместить в космос государственный научный метрологический институт.
3.Из текста рецензируемой статьи следует, что ее автор представляет себе эталон единицы массы, прежде всего, как суммарную массу двух шаров (m1+m2), и т. д. (см. выше).
Еще недавно в состав государственного первичного эталона единицы массы входили следующие технические средства:
а) Копия международного прототипа килограмма – платино-иридиевый прототип №12, представляющий собой гирю и т. д.;
б)Эталонные весы № 12 (Рупрехта).
При этом указанные весы № 12 применялись, в том числе, в качестве компаратора для сравнения платино-иридиевого прототипа №12 с копией международного прототипа килограмма, а также - при передаче единицы массы поверяемым эталонам единицы массы. Таким образом, в состав государственного первичного эталона единицы массы входилкомпаратор, позволявший выполнять вторую основную функцию эталона – осуществлять передачу единицы поверяемым эталонам или средствам измерений. Сегодня он заменен компаратором фирмы «Сарториус».
Рецензент считает своим долгом еще раз подчеркнуть, что предлагаемый автором статьи эталон вообще не имеет в своем составе компаратора. Основная функция государственного первичного эталона (о которой знает любой метролог, работающий в РФ,)это передача единицы подчиненным (по государственной поверочной схеме) эталонам и средствам измерений. Судя по тексту рецензируемой статьи, в предлагаемомэталоне эта функция не выполняется, что не беспокоит автора статьи.
4. В статье предлагается «международный стандарт Килограмма» (непонятно, почему слово килограмм автор вдруг стал писать с большой буквы? Он стал собственным именем единицы, воспроизводимой предлагаемым эталоном?), основанный на методе измерения массы.
Ниже приведена выдержка из статьи):«Каждый новый эталон килограмма предлагает метод измерения массы. Динамический метод измерения массы в предлагаемом новом эталоне килограмма может быть любой, который обеспечивает необходимую точность. Динамические методы просты в объяснении и понимании: два шара падают друг на друга под действием сил гравитационного притяжения (рис.1), и нет никаких других деталей в методе измерения массы (простота в понимании эталонов школьниками и студентами - одно из требований комитета CIPM). При этом динамические методы базируются на наиболее просто и точно измеряемые величины (эталоны) расстояния метр [7] (измерение расстояния между массами R) и времени секунда [8] (изменение во времени расстояния R)».
По этому поводу рецензентом автору статьи был задан вопрос: «Каким образом будет передаваться единица подчиненным эталонам? Неужели ученому хранителю придется летать с Земли на орбиту и выходить в открытый космос, чтобы провести юстировку государственного первичного эталона, осуществить сличения эталонов или поверку прецизионного средства измерений, а также - выполнить регламентные работы с эталоном? Кто будет постоянно охранять этот эталон от злоумышленников?»
На вопрос о сличениях поверяемых эталонов и средств измерений с государственным первичным эталоном автор статьи попросту не ответил. Его«поразил» последний пассаж рецензента: «Кто будет постоянно охранять этот эталон от злоумышленников? Еще раз хочу напомнить. Все современные эталоны не реализуются через физические предметы, это всегда методы измерения, основанные на физических константах. Соответственно не надо «охранять этот эталон от злоумышленников».
Логика занятная… Однако методы измеренийи, в первую очередь, основанные на физических константах, реализуются на практике с помощью прецизионных приборов, иногда уникальных и очень дорогостоящих, весьма уязвимых к действию космических лучей и продуктов солнечных выбросов, а также - к возможным злоумышленным действиям со стороны наших многочисленных «друзей».
5. Одним из наиболее существенных недостатков рецензируемой статьиявляется полное отсутствие в ней какой-либо информации о главном - предполагаемых составляющих погрешности такого эталона и их влиянии на точность воспроизведения единицы массы – килограмма.
ВЫВОД. По мнению рецензента, в связи с указанными недостатками статья Р. Мустафина не может быть опубликована в журнале «Измерительная техника».
