ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ

Фундаментальные исследования

Современная метрология, как наука об измерениях, опирается на самые последние достижения в различных областях физики, обеспечивая, в свою очередь, естественные науки всё более точными методами и средствами измерений. На ВНИИМС возложено проведение работ в области фундаментальной метрологии, в частности, теоретических исследований в следующих направлениях:

  • фундаментальные исследования в области гравитационно-релятивистской метрологии;
  • исследования в области фундаментальных физических взаимодействий и фундаментальных констант (сильного, электрослабого и гравитационного взаимодействий);
  • исследования в области гравитации и гравиметрии;
  • исследования в области физики конденсированных сред, взаимодействия излучения с веществом и их приложений к прецизионным измерениям.

Многомерная гравитация и космология

Константы расширенной Стандартной модели

Переопределение основных единиц СИ на основе ФФК, которое должно быть принято ГКМВ, естественно будет основываться на точных значениях констант СМ с включением гравитационной константы G.

Развитие методов статистической механики в метрологии температуры

Планируемое переопределение единицы термодинамической температуры основывается на фиксации точного значения постоянной Больцмана k, которое в настоящее время принято равным k = 1,3806505•10-23 Дж/К с относительной неопределённостью u = 1,7•10-7.
Возможность переопределения кельвина на основе фиксации точного значения постоянной Больцмана связана с молекулярно-кинетическим смыслом понятия температуры, его энергетическим содержанием. Во ВНИИМС с 1995 г. проводятся исследования в этом направлении.
Поскольку строго определить термодинамические характеристики точек фазовых переходов можно лишь исключив влияние граничных эффектов, во ВНИИМС исследуются математические свойства функций распределения в термодинамическом пределе.
Ещё одно направление исследований, которое необходимо проводить в статистической механике применительно к метрологии, это получение приближённых уравнений состояния веществ, пригодных для использования в измерительных системах, и строгих оценок их погрешностей. Такие оценки можно проводить, используя математические свойства частичных функций распределения, в том числе и в термодинамическом пределе, на основе, например, разработанных ранее методов асимптотических оценок.

В настоящее время получены экспериментальные факты и данные астрономических и астрофизических наблюдений, не объясняемые современными теориями гравитации, космологии и Стандартной моделью: эффекты темной материи и темной энергии, ненулевые массы нейтрино и их способность смешиваться между собой (нейтринные осцилляции) и т.д. Эти факты представляют большой интерес для построения теории объединения всех взаимодействий, а также теории, обобщающей Стандартную модель.

Безусловно, дальнейшие исследования происхождения ФФК, их числа, точных значений и связей между ними необходимы для развития фундаментальной метрологии. Это становится важной и актуальной задачей также в связи с тем, что константы объединенной теории взаимодействий могут стать фундаментом новой СИ.

Теоретические и наблюдательные оценки показывают, что возможные временные и пространственные вариации ФФК не дают существенного вклада в нестабильность метрологических характеристик современных эталонов основных единиц СИ. Тем не менее, сама возможность таких вариаций имеет принципиальное значение для метрологии и для физики в целом.

Необходимо продолжать детальные исследования современных тенденций развития теорий и моделей объединения сильных, электромагнитных, слабых и гравитационных взаимодействий, методов определения констант взаимодействий, связей между ними и зависимости их значений от энергетических и пространственно-временных масштабов, а также строгих методов пространственно-временных измерений и получения уравнений состояния веществ. Такие исследования проводились и проводятся во многих метрологических центрах мира, в частности, в Центре гравитации и фундаментальной метрологии ВНИИМС.