Physikalisch -Technische Bundesanstalt ( PTB ) — национальный метрологический институт Федеративной Республики Германия , выполняющий задачи научного и технического обслуживания. Это высший федеральный орган власти и учреждение публичного права, находящееся непосредственно под контролем федерального правительства, не имеющее правоспособности и находящееся под эгидой Федерального министерства экономики и борьбы с изменением климата .
Вместе с NIST в США и NPL в Великобритании PTB входит в число ведущих метрологических институтов мира. Как Национальный институт метрологии Германии, PTB является высшим и единственным органом Германии в области правильных и надежных измерений. Закон о единицах и времени Bundesgesetzblatt (Федеральный законодательный вестник), том 2008 г., часть I, № 28, стр. 1185 и далее, 11 июля 2008 г.] возлагает на ПТБ все задачи, связанные с реализацией и распространением единиц. В этом Законе объединены все юридически значимые аспекты, касающиеся подразделений, а также обязанностей ПТБ. Раньше все вопросы, касающиеся единиц, а также роли ПТБ были распределены между тремя законами: Законом о единицах, Законом о времени и Законом о проверке.
ПТБ состоит из девяти научно-технических подразделений (два из них в Берлине), которые подразделяются на ок. 60 отделений. Они снова разделены на более чем 200 рабочих групп. Задачами ПТБ являются: определение фундаментальных и естественных констант; реализация, поддержание и распространение юридических единиц СИ; и технологии безопасности. Этот спектр задач дополняется такими службами, как Немецкая служба калибровки ( Deutscher Kalibrierdienst , DKD), а также метрологией в области, регулируемой законом, метрологией для промышленности и метрологией для передачи технологий. В основе своих задач ПТБ проводит фундаментальные исследования и разработки в области метрологии в тесном сотрудничестве с университетами, другими исследовательскими институтами и промышленностью. В PTB работает около 1900 сотрудников. Общий бюджет составляет ок. в его распоряжении 183 миллиона евро; в 2012 году ок. Кроме того, 15 миллионов евро были использованы в качестве сторонних средств для исследовательских проектов. [3]
Закон о единицах и времени поручает PTB также, в частности, распространение юридического времени в Германии. Чтобы иметь для этого временную основу, PTB использует несколько атомных часов (в настоящее время двое цезиевых часов, а с 1999 и 2009 годов соответственно два цезиевых фонтанных часа [4] ). По заказу ПТБ синхронизация часов по радио осуществляется через передатчик сигналов времени DCF77, принадлежащий компании Media Broadcast. Компьютеры, подключенные к Интернету , также могут получать время через три общедоступных сервера времени NTP , которыми управляет PTB. [5]
В Берлине-Адлерсхофе компания PTB эксплуатирует накопитель электронов MLS (Metrology Light Source) для калибровки в полевых условиях от инфракрасного (ТГц) до крайнего ультрафиолета (EUV).
Отдел Q.5 «Техническое сотрудничество» реализует проекты немецкого и международного сотрудничества в сфере развития инфраструктуры качества. Эта деятельность способствует повышению конкурентоспособности, а также защите окружающей среды и потребителей в развивающихся странах и странах с переходной экономикой. [6] Одной из задач отдела «метрологических информационных технологий» PTB – в соответствии с Постановлением Германии об азартных играх (§ 11 и след. SpielV) – является выдача разрешений типа игровым автоматам, дающим возможность получать выигрыши. Кроме того, согласно Федеральному постановлению об машинах для голосования, PTB отвечает за утверждение типа компьютеров для голосования. [7] Однако это спорный вопрос, поскольку в решении от 3 марта 2009 года [8] Федеральный конституционный суд объявил использование таких машин для голосования недопустимым.
Оружие, которое можно носить с Малым сертификатом огнестрельного оружия, т.е. оружие для стрельбы холостыми или раздражающими веществами, а также оружие, используемое в качестве сигнальных устройств, для своего утверждения требует наличия испытательного знака PTB. Иногда это оружие также вместе называют «оружием ПТБ» и имеют знак проверки PTA или PTB F (см. Также: Закон о контрольных испытаниях оружия и боеприпасов).
Главный офис PTB находится в Брауншвейге (Лендорф-Ватенбюттель). Другие объекты находятся в Берлине-Шарлоттенбурге и Берлине-Адлерсхофе . Подразделения с 1 по 6, а также Дивизион Q расположены в Брауншвейге. В Берлине-Шарлоттенбурге расположены подразделения 7 и 8, а в Берлине-Адлерсхофе - два накопителя электронов BESSY II и метрологический источник света (MLS); последний находится в лаборатории Вилли Вина.
PTB возглавляет Президентский совет в Брауншвейге, который состоит из президента, вице-президента и еще одного члена. Еще одним исполнительным комитетом является Конференция директоров, в состав которой входят Президентский совет и руководители подразделений. ПТБ консультирует Кураторий (Консультативный совет ПТБ), в состав которого входят представители науки, экономики и политики.
ПТБ состоит из следующих девяти подразделений: [9] [10]
Двумя важными факторами, которые привели к основанию Physikalisch-Technische Reichsanstalt (Императорского физико-технического института – PTR), были определение международно-действующих единых мер в Метрической конвенции 1875 года и динамичное промышленное развитие в Германии в 19 веке. Уже во время франко-германской войны (1870/71) в Германии стал очевиден застой в научной механике и прибороведении. Для промышленного производства требовалась все более точная метрология. Значительное влияние на инициативу создания государственного института метрологии в целях продвижения национальных интересов экономики, торговли и вооруженных сил оказала, в частности, развивающаяся электротехническая промышленность под руководством изобретателя и промышленник Вернер фон Сименс . В отличие от единиц длины и веса в области электрометрологии в то время не существовало признанных методов и стандартов. Отсутствие надежных и проверяемых методов измерения для реализации электрических (и других) единиц измерения было актуальной научной и экономической проблемой.
В 1872 году некоторые прусские естествоиспытатели объединили свои усилия и потребовали создания государственного института для решения этой проблемы. Причиной этого было то, что такая задача была с научной точки зрения слишком амбициозной для промышленных лабораторий и, кроме того, невыгодной для них, да и классические учебные заведения для этой задачи тоже не подходили. К числу сторонников «Меморандума Шеллбаха» (названного в честь его автора Карла Генриха Шелльбаха) причислялись, в частности, Герман фон Гельмгольц и математик и физик Вильгельм Ферстер . [11] Пруссия, однако, первоначально отклонила их требования.
Лишь несколько лет спустя Вернер фон Сименс и Герман фон Гельмгольц, «отцы-основатели» PTR, смогли воплотить в жизнь свое видение – создание исследовательского института, который должен был оптимальным образом связать научные, технические и промышленные интересы – сбываться. Наконец, 28 марта 1887 года императорский сейм утвердил первый годовой бюджет PTR – основания первого в Германии финансируемого государством, внеуниверситетского, крупного исследовательского учреждения, которое сочетало бесплатные фундаментальные исследования с услугами для промышленности. Вернер фон Сименс уступил частную землю в Берлине-Шарлоттенбурге Рейхсанштальту. Герман фон Гельмгольц стал ее первым президентом. В то время в ПТР работало 65 человек – среди них более дюжины физиков – которые располагали бюджетом в 263 000 рейхсмарок. [12] В первые десятилетия своего существования PTR удалось привлечь в качестве сотрудников важных учёных и членов Куратория, среди них Вильгельм Вен , Фридрих Кольрауш , Вальтер Нернст , Эмиль Варбург , Вальтер Боте , Альберт Эйнштейн и Макс Планк .
Первое выдающееся научное достижение в ПТР также было тесно связано с Максом Планком. Чтобы решить, будет ли электричество или газ более экономичным для уличного освещения в Берлине, PTR должно было разработать более точный стандарт силы света. С этой целью в 1895 году Отто Люммер и Вильгельм Вен разработали первый резонаторный излучатель для практической генерации теплового излучения. Их измерения спектра излучения черного тела были настолько точными, что противоречили закону Вина излучения на длинных волнах. Это привело к расшатыванию одного из краеугольных камней классической физики того времени. Измерения вызвали у Макса Планка решительный импульс разделить тепловое излучение – в «акте отчаяния», как он позже заявил, – на отдельные порции. Это было рождение квантовой физики.
В 1914 году президент ПТР Эмиль Варбург прекратил разделение на физическое и техническое подразделения и реструктурировал ПТР на отделы оптики, электричества и тепла с подразделениями чисто научного и технического характера. При преемнике Варбурга Вальтере Нернсте в PTR был, кроме того, интегрирован Reichsanstalt für Maß und Gewicht (Имперский институт мер и весов – RMG). Недавно созданное подразделение взяло на себя обширные задачи RMG в отношении системы проверки, а также измерений длины, веса и объема, связанных с системой проверки. Таким образом, профиль задач был аналогичен сегодняшнему профилю задач PTB: посредством собственных исследований и разработок, а также посредством услуг, основанных на этом, PTR должен был обеспечить единообразие метрологии и ее постоянное дальнейшее развитие. Что касается содержания, то ПТБ было посвящено в то время так называемой Новой физике . Это включало, среди прочего, исследования недавно открытых рентгеновских лучей, новых моделей атомов, специальной теории относительности Эйнштейна, квантовой физики (на основе уже упомянутых работ по излучателю черного тела) и исследование свойств электрон. В этой исследовательской работе принимали участие такие учёные, как Ганс Гейгер, основавший первую лабораторию радиоактивности PTR. Вальтеру Мейснеру удалось сжижать гелий , что привело его к открытию сверхпроводимости ряда металлов. В этой связи несколько лет спустя он вместе со своим коллегой Робертом Оксенфельдом признал , что сверхпроводники обладают свойством вытеснять из своей внутренней части магнитное поле , приложенное извне – эффект Мейснера-Оксенфельда. [13]
С назначением Йоханнеса Старка президентом 1 мая 1933 года идеология национал-социализма проникла в ПТР. Убежденный сторонник немецкой физики завершил разнообразные исследовательские проекты по вопросам современной физики, которые он называл «еврейскими», среди них, в частности, работы по квантовой физике и теории относительности . Старк также пытался обеспечить соблюдение « принципа фюрера » (Führerprinzip) в PTR: в 1935 году он распустил Кураторий и взял на себя его полномочия. Еврейские сотрудники и критики НСДАП ( такие как Макс фон Лауэ ) были уволены. После Второй мировой войны фон Лауэ участвовал в воссоздании PTB. Альберт Эйнштейн , изгнанный из Куратория еще до его роспуска, разорвал связи с ПТР/ПТБ.
При Старке и – после 1939 года – при его преемнике Аврааме Исаве PTR решительно посвятила себя исследованиям в области вооружений. Недавно созданная лаборатория акустики должна была исследовать не только общие, но главным образом и военные области применения. Это включало, среди прочего, акустическую обнаружение артиллерии, военное использование ультразвука и разработку процедур декодирования. Кроме того, исследователи ПТР разработали акустические мины и систему управления торпедами, ориентирующуюся на звуковое поле идущих кораблей. [14] По своим классическим метрологическим задачам ПТР также был тесно связан с военной промышленностью Третьего рейха. Поскольку точные меры являются основным требованием при производстве военной техники, ПТР приобрели ключевую роль в производстве вооружений и обороны. [15] Степень участия PTR в немецком проекте создания ядерного оружия вызывает споры. Однако известно, что еще до своего пребывания на посту президента PTR Авраам Исав руководил – до 1939 года – группой исследователей, занимавшихся ядерным делением. Позже он возглавил специализированную область «ядерное деление» в Имперском исследовательском совете, который с весны 1942 года курировал немецкий урановый проект. Вскоре после этого Герман Геринг подчинил рабочую группу под руководством бывшего физика ПТР Курта Дибнера V отделу атомной физики ПТР. Исав получил титул «уполномоченного представителя рейхсмаршала по ядерной физике», должность, которую он, однако, уступил Вальтеру Герлаху уже в конце 1943 года. [16]
Чтобы избежать бомбардировок союзников , ПТР в 1943 году был перебазирован по инициативе президента и тайного советника Тюрингии Авраама Исава [17] в разные места Германии (например, в Вайду и Роннебург в Тюрингии и в Бад-Вармбрунн) . в Нижней Силезии). Во время атак на Берлин здания ПТР сильно пострадали. В 1945 году Рейхсанштальт был практически уничтожен, а те немногие еще существовавшие департаменты были разбросаны по всей стране.
Примерно с 1947 года в дополнение к PTR в Берлине-Шарлоттенбурге были созданы институты-преемники, то есть один в Восточном Берлине - для советской зоны оккупации - и один в Бизоне , а затем и в Тризоне . При благонамеренной поддержке британского военного правительства в Брауншвейге были созданы части старого Рейхсанштальта. Идея этого повторного основания была разработана бывшим советником PTR по теоретической физике Максом фон Лауэ еще во время его интернирования в Фарм-Холле . В 1947 году ему удалось убедить британские власти предоставить преемнику PTR бывший Luftfahrtforschungsanstalt (Институт авиационных исследований) в Фелькенроде недалеко от Брауншвейга . В 1948 году его первым президентом стал Вильгельм Кёстерс, который много лет был директором Отделения 1 в Берлине. Многие бывшие сотрудники PTR из Берлина , Вайды и Гейдельберга последовали за ним в Брауншвейг. Новый институт получил название ꞋꞋPhysikalisch-Technische AnstaltꞋꞋ (PTA), а с 1 апреля 1950 года — ꞋꞋPhysikalisch-Technische BundesanstaltꞋꞋ. В 1953 году PTR Западного Берлина был интегрирован в этот институт как ꞋꞋБерлинский институтꞋꞋ при уважении статуса четырех держав Берлина.
В Германской Демократической Республике (ГДР) обосновалась Deutsches Amt für Maß und Gewicht (DAMG) со своим главным офисом в Берлине. После нескольких переименований в последние годы ГДР этот институт получил название Amt für Standardisierung, Meßwesen und Warenprüfung (Управление по стандартизации, метрологии и контролю качества – ASMW); название уже указывает на то, что это ведомство ГДР имело более обширные задачи, чем PTB в Федеративной Республике Германия (ФРГ), а именно дополнительные задачи в области стандартизации и обеспечения качества и в сфере деятельности Bundesanstalt für Materialforschung und- Прюфунг (БАМ).
Молодое ПТБ быстро росло за годы после своего основания – как с точки зрения персонала, так и с точки зрения финансовых ресурсов. Расширился не только научный метрологический профиль, но и палитра услуг, оказываемых промышленности, в частности в виде калибровок средств измерений. В 1970-х годах это привело к созданию Deutscher Kalibrierdienst (Немецкой службы калибровки), которая делегировала задачи по обслуживанию аккредитованным частным лабораториям и позволила PTB сконцентрироваться на более сложных измерительных задачах.
С 1967 по 1995 год ПТБ эксплуатировало Экспериментально-исследовательский реактор в Брауншвейге. Этот реактор служил, в частности, источником нейтронов для фундаментальных исследований , а не для изучения ядерной энергии. ПТБ занималось этой спорной темой с 1977 по 1989 год, прежде всего потому, что на него была возложена задача «долгосрочного обращения и захоронения радиоактивных отходов» [18] . Позже эта область работы перешла к ″Bundesamt für Strahlenschutz″ ( Федеральному ведомству по радиационной защите ), после того как оно было вновь создано. Сегодня 6-й отдел ПТБ занимается проблемами ионизирующего излучения в целом. Сюда также входит высокочувствительная станция исследования следов радионуклидов, которая уже более 50 лет измеряет радиоактивные вещества в приземном воздухе. [19]
« Венде » («политические перемены») в Германии в 1990 году также привели к «воссоединению метрологии». PTB взяла на себя часть ASMW (Управление по стандартизации, метрологии и контролю качества бывшей Германской Демократической Республики), в том числе 400 сотрудников, а также объект Берлин-Фридрихсхаген в качестве дополнительного местного офиса (с тех пор он снова был отдан). Остальные части АСМЗ были интегрированы в БАМ . Несмотря на этап сокращения штата – после сильного расширения после воссоединения – ПТБ сегодня входит в число крупнейших национальных метрологических институтов в мире. Таким образом, он отвечает за реализацию и распространение физических единиц и способствует всемирному единообразию метрологии.
На журнал PTB maßstäbe , который выходит примерно раз в год, можно подписаться бесплатно или скачать с интернет-страниц PTB. [21] Содержит статьи о физических величинах. Эти статьи призваны быть общепонятными и информативными для широкой публики.
Кроме того, ПТБ три раза в год выпускает научно-информационный бюллетень «ПТБ-новости». На четырех страницах он содержит новости по направлениям работы «Основы метрологии», «Прикладная метрология для промышленности», «Медицина и охрана окружающей среды», «Метрология для общества» и «Международная жизнь». Новости PTB публикуются на немецком и английском языках.
PTB-Mitteilungen — специализированный метрологический журнал и официальный информационный бюллетень PTB. Он выходит четыре раза в год и содержит оригинальные научные статьи, а также обзорные статьи по метрологическим темам из сфер деятельности ПТБ. Каждый том посвящен основной теме. Как официальный информационный бюллетень, журнал имеет давнюю традицию, восходящую к истокам Physikalisch-Technische Reichsanstalt (Императорский технический физический институт - PTR, основанный в 1887 году). До 2014 года «PTB-Mitteilungen» также был официальным бюллетенем, в котором в отдельном разделе [названном «Amtliche Bekanntmachungen» («Официальный Примечания")]. Благодаря новому Закону о мерах и проверке, который вступил в силу с 1 января 2015 года, а также новому Постановлению о мерах и проверке, для этих уведомлений больше нет правовой основы. Таким образом, с 2015 года «PTB-Mitteilungen» является чисто специализированным метрологическим журналом и больше не публикует никаких «Официальных заметок». [22]
Президенты PTB и Физико-технического рейхсанштальта Берлин-Шарлоттенбург: [23]
Сотрудниками PTR и PTB были, среди прочих: Удо Адельсбергер, Вальтер Боте , Курт Дибнер , Герхард Вильгельм Беккер, Эрнст Энгельхард, Авраам Исау , Эрнст Герке , Ганс Гейгер , Вернер Гитт , Ойген Гольдштейн , Эрнст Карл Адольф Гумлих, Герман фон Гельмгольц , Фриц Хеннин, Фридрих Георг Хоутерманс , Макс Якоб , Хельмут Кайтер, Дитер Кайнд, Ганс Отто Кнезер, Фридрих Вильгельм Кольрауш, Вильгельм Кёстерс, Бернхард Антон Эрнст Крамер, Йоханнес Крамер, Август Кундт , Макс фон Лауэ , Карл фон Линде , Леопольд Левенгерц, Отто Люммер , Вальтер Майдингер, Вальтер Мейснер , Франц Милиус, Вальтер Герман Нернст , Роберт Оксенфельд , Фридрих Пашен , Маттиас Шеффлер, Адольф Шайбе, Харальд Шеринг , Райнхард Шерм, Йоханнес Старк , Ульрих Стилле, Ида Таке , Готхольд Рихард Вьюгег, Рихард Ваксмут, Эмиль Варбург , Вильгельм Вен .
52°17′43″N 10°27′49″E / 52.29528°N 10.46361°E / 52.29528; 10.46361
.jpg/1280px-Braunschweig_PTB-Atomuhr_CS_4_(2012).jpg)
