9.3 Наслідки перевизначення одиниць для метрології в галузі електроніки і радіоелектроніки

Вище було сказано, що основою системи ЗЄВ в галузі електрорадіовимірювань є квантові еталони, в яких використовуються квантові ефекти надтонкого розщеплення основного стану цезію-133 (еталон секеунди), ефект Джозефсона (еталон вольта), квантовий ефект Холла (еталон ома) і ядерний магнітний резонанс (еталон тесли).

Для розуміння наслідків пере визначення розглянемо принципові особливості еталонів, що базуються на квантових ефектах.

Як відомо, для узгодження електричних і механічних явищ стало необхідним (незалежно від системи) приєднати до трьох основних ме­ханічних одиниць (метра, кілограма, секунди) четверту електричну чи магнітну одиницю, якою як у СГСМ, так і в SI фактично стала магнітна стала (у системі СГСМ у неявному вигляді, шляхом прирівнювання одиниці). УSI фактично пос­тульована рівною 410^-7 Гн/м і увійшла у визначення ампера, що забезпечило ідентичність електричних і механічних одиниць енергії та потужності. Якщо ж використовувати для визначення тесли та вольта ефекти ЯМР і Джозефсона, то вимірюються: у першому випадку − магнітна індукція і частота прецесії, у другому − напруга та частота опромінення. Це порушує зв’язок між електричними та механічними одиницями. Хоча точність відтворення одиниць при цьому істотно зростає, це вже будуть, строго кажучи, інші одиниці, а не одиниці SI.

Якщо ж у SI перейти до формулювання, наприклад, вольта через ефект Джозефсона, тесли − через ефект ЯМР, а через неї − і ампера, то більше не буде мати точно постульованого значення 410^-7 Гн/м , а буде величиною, що визначається експериментальне з числом знаків, що залежать від точності ви­мірювань У всі практично важливі в електродинаміці розрахунки ввійде незручний коефіцієнт, одержаний експериментально, іншими словами, порушиться сучасна система одиниць, встановлена в міжнародному масштабі зусиллями багатьох вчених.

Як же поєднуються сьогодні безсумнівні переваги квантових еталонів із принципо­вими позитивними рисами міжнародної системи SI? Насамперед, залишене не­змінним теоретичне визначення ампера в SI через механічні явища, що зберігає значення =410^-7 Гн/м (а також і значення , і співвідношення). У той же час рекомендовано (на рівні МКМВ) відтворення вольта, ома здійс­нювати в національних еталонах на основі квантових ефектів із застосуванням єдиних для всіх країн значень ФФС, що установлюються КОДАТА. При цьому по­хибки ФФС, як правило, не враховуються. Тому не випадково у науковій метрологічній практиці застосовують поняття одиниць SI (В_[SI], Ом_[SI]) і одиниць ФФС (В_[Дж], Ом_[Холл]), указуючи тим самим на спосіб їхнього встановлення.

Таким чином, виник дуалізм у визначеннях електричних одиниць, який полягає в існуванні одиниць, які простежуються до SI і ФФС. Суттєво, що цей дуалізм не обмежується вольтом, омом і теслою, а розповсюджується як на основну одиницю – ампер, так і на інші електричні одиниці, оскільки всі вони спираються на квантові еталони.

Очевидно, що природним і логічним шліхом усунення цього дуалізму є пере визначення основних одиниць, яке пропонується. Дійсно, в новій версії основаних одиниць слідом за сталими Планка і елементарним зарядомточні значення одержують сталі Джозефсонаі Клітцинга. Це означає, що одиниці які ґрунтуються на квантових ефектах і ФФС,становляться одиницями SI. Слідом за ними одиницями SI становляться й інші електричні одиниці, тобто дуалізм повністю усувається.