المختبر الفيزيائي الوطني للهند

📅 آخر تحديث: ٢٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

يُعدّ مختبر CSIR الوطني للفيزياء في الهند ، الكائن في نيودلهي ، مختبر معايير القياس في الهند. وهو يُحافظ على معايير وحدات النظام الدولي للوحدات في الهند، ويُعاير المعايير الوطنية للأوزان والمقاييس.

المختبر الفيزيائي الوطني في دلهي.

تاريخ أنظمة القياس في الهند

في حضارة هارابا ، التي يعود تاريخها إلى ما يقارب 5000 عام، نجد أمثلة رائعة على تخطيط المدن والهندسة المعمارية. كانت أحجام الطوب موحدة في جميع أنحاء المنطقة. وفي عهد تشاندراغوبتا موريا ، قبل حوالي 2400 عام، كان هناك نظام دقيق للأوزان والمقاييس، حيث حرصت حكومة ذلك الوقت على توحيد هذا النظام. وفي الطب الهندي القديم، الأيورفيدا ، كانت وحدات الكتلة والحجم محددة بدقة.

كان نظام القياس في عهد الإمبراطور المغولي أكبر هو الغوز ، وهو وحدة قياس الطول. وقد شاع استخدام الغوز حتى إدخال النظام المتري في الهند عام ١٩٥٦. وخلال الحقبة البريطانية ، بُذلت جهود لتوحيد الأوزان والمقاييس، وتم التوصل إلى حل وسط في نظام القياس استمر حتى استقلال الهند عام ١٩٤٧. بعد الاستقلال، أُدرك أنه لتحقيق نمو صناعي سريع في البلاد، كان من الضروري إنشاء نظام قياس حديث. وفي أبريل ١٩٥٥، قرر مجلس النواب (  لوك سابها) : "يرى هذا المجلس أن على حكومة الهند اتخاذ الخطوات اللازمة لتوحيد الأوزان والمقاييس في جميع أنحاء البلاد استنادًا إلى النظام المتري" [ ١ ].

الوظائف الرئيسية للمكتب الوطني للفيزياء:

الحفاظ على وحدات النظام الدولي للوحدات: يقوم المختبر الفيزيائي الوطني بوضع وصيانة المعايير الهندية للنظام الدولي للوحدات (SI)، والذي يشمل وحدات مثل المتر، والكيلوجرام، والثانية، والأمبير، والكلفن، والشمعة، والمول.

معايرة المعايير الوطنية: يقوم المختبر الفيزيائي الوطني بمعايرة المعايير الوطنية للأوزان والمقاييس لضمان دقتها وإمكانية تتبعها إلى المعايير الدولية.

إجراء البحوث: يقوم المختبر الفيزيائي الوطني بإجراء البحوث في مختلف مجالات الفيزياء، بما في ذلك علم القياس، وعلوم المواد، وتكنولوجيا النانو.

تقديم خدمات المعايرة والاختبار: يقدم مختبر الفيزياء الوطني خدمات المعايرة والاختبار للصناعات والمنظمات الأخرى لمساعدتها في الحفاظ على جودة المنتج والامتثال للمعايير التنظيمية.

نشر الوقت والتردد: يوفر المختبر الوطني للفيزياء إشارات دقيقة للوقت والتردد لمختلف المستخدمين من خلال البث عبر الأقمار الصناعية والإذاعة والتلفزيون.

تاريخ المختبر الفيزيائي الوطني، الهند

كان المختبر الفيزيائي الوطني في الهند من أوائل المختبرات الوطنية التي أُنشئت تحت إشراف مجلس البحوث العلمية والصناعية . وضع جواهر لال نهرو حجر الأساس للمختبر في 4 يناير 1947. وكان الدكتور كيه إس كريشنان أول مدير للمختبر. افتتح نائب رئيس الوزراء السابق سردار فالاباي باتيل المبنى الرئيسي للمختبر رسميًا في 21 يناير 1950. وافتتحت رئيسة الوزراء السابقة إنديرا غاندي احتفالات اليوبيل الفضي للمختبر في 23 ديسمبر 1975.

ميثاق NPL:-

يهدف المختبر بشكل أساسي إلى تعزيز وتطوير البحوث والتطوير القائمة على الفيزياء من أجل التنمية الشاملة للعلوم والتكنولوجيا في البلاد. وتشمل أهدافه على وجه الخصوص ما يلي:

وضع معايير وطنية للقياسات، والحفاظ عليها، وتحسينها باستمرار من خلال البحث، بما يخدم مصلحة الوطن، وتطبيق الوحدات القائمة على النظام الدولي (بموجب التشريعات الفرعية لقانون الأوزان والمقاييس لعام 1956، المعاد إصداره عام 1988 بموجب قانون 1976). وتحديد مجالات الفيزياء الأكثر ملاءمة لاحتياجات الوطن ولتطوير هذا المجال، وإجراء البحوث فيها بعد دراسة متأنية.

مساعدة الصناعات والوكالات الوطنية وغيرها في مهامها التنموية من خلال القياسات الدقيقة والمعايرة وتطوير الأجهزة والعمليات وغيرها من المشاكل ذات الصلة بالفيزياء.

أن تبقى على اطلاع دائم بآخر مستجدات الفيزياء وأن تدرسها بشكل نقدي.

هياكل تم إنشاؤها حديثًا في حرم NPL

في عام ١٩٥٧، انضمت الهند إلى المؤتمر العام للأوزان والمقاييس (CGPM) التابع للمكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM)، وهي منظمة دولية حكومية تأسست بموجب معاهدة دبلوماسية، وهي "اتفاقية المتر". وبصفتها المعهد الوطني للمقاييس في الهند، ولتحقيق هذه الغاية، وقّع الدكتور ك. س. كريشنان، مدير مختبر الفيزياء الوطني التابع لمجلس البحث العلمي والصناعي آنذاك، على "اتفاقية المتر" نيابةً عن حكومة الهند. وفي عام ١٩٥٨، زوّد المكتب الدولي للأوزان والمقاييس مختبر الفيزياء الوطني التابع لمجلس البحث العلمي والصناعي بالنسختين رقم ٥٧ (NPK) ورقم ٤ من النماذج الأولية الدولية للكيلوغرام (IPK) وقضيب المتر المصنوع من البلاتين والإيريديوم (Pt-Ir)، على التوالي، وذلك لتحقيق وحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية: "الكيلوغرام" و"المتر". شكّل هذا إنجازًا هامًا في بناء بنية تحتية عالية الجودة في الهند المستقلة.

في عام 1960، عندما اعتُمد النظام المتري رسميًا كأساس لوحدات النظام الدولي للوحدات (SI)، ازداد عدد الوحدات الأساسية التي يحتفظ بها المختبر الوطني للفيزياء (NPL). ومع ذلك، في عام 1963، وبناءً على توصية الحائز على جائزة نوبل، بي إم إس بلاكيت، جُمعت هذه المجموعات تحت مظلة واحدة. كان الهدف هو تعزيز التنسيق بين مختلف المجموعات، ومنح أنشطة المعايير نهجًا قائمًا على البرامج على نطاق أوسع، وتمكين المختبر من أداء دوره بفعالية أكبر. وتم اقتناء معايير فيزيائية أخرى، مثل الخلايا المعيارية، وملفات المقاومة المعيارية، والمصابيح المعيارية، وغيرها، وبدأ العمل على معايرتها واختبارها. ومنذ ذلك الحين، يحتفظ المختبر بست وحدات أساسية من وحدات النظام الدولي للوحدات، وهي: المتر (للطول)، والكيلوغرام (للكتلة)، والثانية (للزمن)، والكلفن (لدرجة الحرارة)، والأمبير (للتيار)، والشمعة (لشدة الإضاءة).

صيانة معايير القياس في الهند

لكل دولة حديثة، بما فيها الهند، معهد وطني للمقاييس، يتولى مسؤولية الحفاظ على معايير القياس. وقد أُسندت هذه المسؤولية إلى المختبر الفيزيائي الوطني في نيودلهي .

متر

تُحقق وحدة الطول القياسية ، المتر ، باستخدام ليزر هيليوم-نيون مستقر كمصدر للضوء. ويُقاس تردده تجريبياً. ومن قيمة هذا التردد والقيمة المقبولة دولياً لسرعة الضوء (299792458 م/ث ) ،  يتم تحديد الطول الموجي باستخدام العلاقة التالية :

wأvهـلهـنزتح=vهـلoجأناتy-oو-لأنازحتورهـquهـنجy{\displaystyle wavelength={\frac {velocity-of-light}{frequency}}}

تبلغ القيمة الاسمية للطول الموجي المستخدم في المختبر الفيزيائي الوطني 633 نانومترًا. وباستخدام جهاز متطور يُعرف باسم مقياس التداخل البصري، يمكن قياس أي طول بدلالة الطول الموجي لضوء الليزر.

يبلغ مستوى عدم اليقين الحالي الذي تم تحقيقه في المختبر الفيزيائي الوطني (NPL) في قياسات الطول ±3 × 10⁻⁹ . ومع ذلك، في معظم القياسات، يكون عدم اليقين بمقدار ±1 × 10⁻⁶ كافيًا .

كيلوغرام

المعيار الوطني الهندي للكتلة ، الكيلوغرام ، هو النسخة رقم 57 من النموذج الدولي للكيلوغرام الذي وفّره المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) في باريس . وهو عبارة عن أسطوانة من البلاتين والإيريديوم، تُقاس كتلتها مقابل النموذج الدولي في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. كما يحتفظ المختبر الفيزيائي الوطني (NPL) بمجموعة من الكيلوغرامات المعيارية للتحويل، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ غير المغناطيسي وسبائك النيكل والكروم .

عدم اليقين في قياسات الكتلة في المختبر الفيزيائي الوطني هو ±4.6 × 10 −9 .

ثانية

يُحافظ على المعيار الوطني للفواصل الزمنية ، بالثواني والتردد ، من خلال أربعة معايير قابلة للقياس بدقة عالية. ولذلك، تُبذل جهود لربط كميات فيزيائية أخرى بالزمن والتردد. ويجب ربط المعيار المُعتمد في المختبر الفيزيائي الوطني (NPL) بمختلف المستخدمين. وتُعرف هذه العملية بالنشر، وتُنفذ بعدة طرق. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مستويات منخفضة من عدم اليقين، توجد خدمة نشر عبر الأقمار الصناعية، تستخدم القمر الصناعي الوطني الهندي ( INSAT) . كما يُنشر الوقت عبر التلفزيون والراديو وخدمات هاتفية خاصة . وترتبط الساعات الذرية السيزيومية الموجودة في المختبر الفيزيائي الوطني (NPL) بنظيراتها المُنشأة حول العالم عبر مجموعة من أقمار تحديد المواقع العالمية (GPS ) .

أمبير

يتم تحقيق وحدة التيار الكهربائي، الأمبير ، في المختبر الفيزيائي الوطني عن طريق قياس الفولت والأوم بشكل منفصل.

عدم اليقين في قياس الأمبير هو ± 1 × 10 −6 .

كلفن

يستند معيار درجة الحرارة إلى المقياس الدولي لدرجة الحرارة لعام 1990 (ITS-90). ويعتمد هذا المقياس على درجات حرارة محددة لعدة نقاط ثابتة. إحدى أهم هذه الدرجات هي النقطة الثلاثية للماء، حيث يكون الجليد والماء والبخار في حالة توازن. وقد حُددت قيمة هذه الدرجة بـ 273.16 كلفن . ويمكن تحقيق هذه الدرجة والحفاظ عليها وقياسها في المختبر. وتغطي معايير درجة الحرارة المعتمدة حاليًا في المختبر الفيزيائي الوطني (NPL) نطاقًا يتراوح بين 54 و2473 كلفن.

عدم اليقين في قياسه هو ± 2.5 × 10 −4 .

كانديلا

تُقاس شدة الإضاءة بوحدة الكانديلا باستخدام مقياس الإشعاع المطلق. وللعمل العملي، تُستخدم مجموعة من مصابيح التنجستن المتوهجة.

مستوى عدم اليقين هو ± 1.3 × 10 −2 .

الخلد

بدأ العمل التجريبي لتحقيق مفهوم المول ، وهو وحدة النظام الدولي للوحدات لقياس كمية المادة

إشعاع

لا يحتفظ المختبر الفيزيائي الوطني بمعايير قياس الإشعاعات المؤينة ، فهذه مسؤولية مركز بهابها للأبحاث الذرية في مومباي .

معايرة الأوزان والمقاييس

تُقارن المعايير المعتمدة في المختبر الفيزيائي الوطني (NPL) دوريًا بالمعايير المعتمدة في معاهد القياس الوطنية الأخرى حول العالم، وكذلك مع المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) في باريس . تضمن هذه العملية تكافؤ المعايير الوطنية الهندية مع المعايير العالمية.

ينبغي ربط أي قياس يُجرى في أي بلد، بشكل مباشر أو غير مباشر، بالمعايير الوطنية لذلك البلد. ولتحقيق هذا الغرض، تُنشأ سلسلة من المختبرات في مختلف ولايات البلاد. تُختبر الأوزان والمقاييس المستخدمة في الحياة اليومية في هذه المختبرات وتُعتمد. ويتولى المختبر الوطني للفيزياء مسؤولية معايرة معايير القياس في هذه المختبرات على مستويات مختلفة. وبهذه الطريقة، تُربط القياسات التي تُجرى في أي جزء من البلد بالمعايير الوطنية، ومن خلالها بالمعايير الدولية.

يُشترط أن تكون الأوزان والموازين المستخدمة في الأسواق المحلية وغيرها من المناطق معتمدة من قِبل إدارة الأوزان والمقاييس التابعة للحكومة المحلية. ويجب معايرة معايير عمل هذه الإدارات المحلية وفقًا لمعايير الدولة أو أي مختبر آخر مُخوّل بذلك. ويُلزم مختبرات الدولة بمعايرة معاييرها لدى المختبر الوطني للفيزياء (NPL) على المستوى الوطني، بما يُعادل المعايير الدولية.

بهاراتيا نيرديشاك درافيا (BND) أو المواد المرجعية الهندية

المواد المرجعية الهندية (BND) هي مواد مرجعية طورتها NPL وتستمد إمكانية تتبعها من المعايير الوطنية.

برامج البحث

يشارك المختبر الوطني للفيزياء (NPL) أيضًا في مجال البحث العلمي. ومن أهم أنشطته البحثية ابتكار التركيبة الكيميائية للحبر غير القابل للمسح، والذي يُستخدم في الانتخابات الهندية لمنع التزوير الانتخابي. يُصنع هذا الحبر من قِبل شركة "ميسور للدهانات والورنيش المحدودة"، ويُوضع على ظفر الناخب كدليل على أنه قد أدلى بصوته.

يضم المختبر الوطني للفيزياء قسمًا متخصصًا في تطوير أجهزة الاستشعار الحيوية . ويرأس هذا القسم حاليًا الدكتور سي. شارما، ويركز بشكل أساسي على تطوير أجهزة استشعار لقياس الكوليسترول ، بالإضافة إلى أجهزة استشعار حيوية تعتمد على تقنية الموائع الدقيقة. كما يعمل القسم على تطوير أجهزة استشعار حيوية للكشف عن حمض اليوريك .

برنامج الهند لأبحاث القطب الشمالي

خلال البعثة العلمية الهندية الثامنة والعشرين إلى القارة القطبية الجنوبية (2008-2009)، أنشأ المجلس الهندي للبحوث العلمية والصناعية - المختبر الفيزيائي الوطني (CSIR-NPL) مختبرًا متطورًا لفيزياء الفضاء القطبية الهندية (IPSPL) في قاعدة الأبحاث الدائمة الهندية "ميتري" (70° 46' جنوبًا، 110° 43' شرقًا) في القارة القطبية الجنوبية، وذلك بمناسبة السنة القطبية الدولية، بهدف المراقبة المستمرة والفورية للغلاف الأيوني في خطوط العرض العليا، ومعالجة الاهتمام العلمي بتأثيرات الغلاف الأيوني في خطوط العرض العليا الناتجة عن تغيرات الظروف البيئية الفضائية القريبة من الأرض. وفي عام 2011، قاد المجلس الهندي للبحوث العلمية والصناعية - المختبر الفيزيائي الوطني بعثةً إلى القطب الجنوبي إلى قاعدة "بهاراتي" العلمية الدائمة الثالثة التي شُيّدت حديثًا (69° 24' جنوبًا، 76° 11' شرقًا)، لاختبار مرافقها والتحقق من صحتها خلال ظروف الشتاء القاسية. كما يشارك المجلس الهندي للبحوث العلمية والصناعية - المختبر الفيزيائي الوطني في البعثات الهندية إلى القطب الشمالي. هيمادري هي أول محطة أبحاث قطبية دائمة للهند، وتقع في قاعدة الأبحاث القطبية الدولية في ني-أوليسوند في سبيتسبيرجن، سفالبارد، النرويج. وقد أُنشئت خلال البعثة القطبية الثانية للهند في يونيو 2008. وتبعد 1200  كيلومتر عن القطب الشمالي.

مساهمات NPL

العلامة/الحبر غير القابل للمحو

خلال الانتخابات العامة، يحمل ما يقارب 40 مليون شخص علامة مجلس البحث العلمي والصناعي (CSIR) على أصابعهم. يُعدّ الحبر غير القابل للمسح، المستخدم لتمييز أظافر الناخبين خلال الانتخابات العامة، هديةً قيّمةً من مجلس البحث العلمي والصناعي لروح الديمقراطية. طُوّر هذا الحبر عام 1952، وأُنتج لأول مرة داخل الحرم الجامعي. ومنذ ذلك الحين، دأبت الصناعة على تصنيعه، كما يُصدّر إلى سريلانكا وإندونيسيا وتركيا وغيرها من الدول الديمقراطية.

محطة مراقبة جودة الهواء النقية في بالامبور

أنشأ المختبر الفيزيائي الوطني (NPL) محطة رصد جوي في حرم معهد تكنولوجيا الموارد الحيوية في جبال الهيمالايا (IHBT) في بالامبور (هيماتشال براديش) على ارتفاع 1391 مترًا، وذلك لتوفير بيانات أساسية عن العناصر النزرة وخصائص الغلاف الجوي، لتكون بمثابة مرجع لمقارنة تلوث الهواء في الهند. وقد جهّز المختبر هذه المحطة بأحدث أنظمة رصد الهواء، وأنظمة قياس غازات الاحتباس الحراري، وجهاز رامان ليدار. وتُقاس في هذه المحطة عدة معايير مثل أول أكسيد الكربون (CO)، وأكسيد النيتروجين (NO)، وثاني أكسيد النيتروجين ( NO2) ، والأمونيا (NH3 )، وثاني أكسيد الكبريت ( SO2 ) ، والأكسجين ( O3 ) .يتم حاليًا رصد الجسيمات الدقيقة ( PM )، والهيدروكربونات (HC)، والكربون الأسود (BC)، بالإضافة إلىثاني أكسيد الكربون (CO₂)والميثان(CH₄)في هذه المحطة المجهزة أيضًا بمحطة أرصاد جوية آلية (AWS) لقياس معايير الطقس. [ 2 ] [ 3 ]

المعيار الذهبي (BND-4201)

BND-4201 هي أول مادة مرجعية هندية للذهب من عيار 9999 (الذهب النقي بنسبة 99.99% مع شوائب لا تتجاوز 100 جزء في المليون).

التكريمات والجوائز الممنوحة لموظفي CSIR-NPL

بادما بوشان

  • الدكتور كيه إس كريشنان - 1954
  • د. أ. ر. فيرما – 1982
  • د. أ.ب. ميترا - 1989
  • د. إس كيه جوشي - 2003

بادما شري

  • الدكتور إس كيه جوشي – 1991

جائزة شانتي سواروب بهاتناغار

  • الدكتور كيه إس كريشنان - 1958
  • الدكتور أ.ب. ميترا – 1968
  • الدكتور فيناي غوبتا - 2017

جوائز أخرى

المساهمون في الفريق الحائز على جائزة نوبل للسلام التابع للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC): الدكتور أ.ب. ميترا والدكتور تشيميندرا شارما – 2007

انظر أيضاً

مراجع