Prototipul (standard) internațional al kilogramului este păstrat la Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri (situat la Sèvres în apropiere de Paris) și are un cilindru de 39,17 mm în diametru și înălțime format dintr-un aliaj de platină-iridiu (90% platină, 10% iridiu). Inițial, un kilogram a fost definit ca masa unui decimetru cub (litru) de apă pură la 4 ° C și presiunea atmosferică standard la nivelul mării.
Atunci de ce a devenit mai greu?
Folosind tehnologia unică Theta-sensing, prof. Peter Cumpson și Dr. Naoko Sano de la Universitatea din Newcastle au analizat suprafața standardului și au stabilit că Prototipul Internațional (Standard) Kilogram a cuantificat contaminarea cu hidrocarburi pe suprafața sa. Cercetările lor arată că Prototipul Internațional (Standard) al Kilogramului a câștigat probabil zeci de micrograme în masă de la introducerea standardului în 1875. Dar, deoarece acesta este un kilogram la care trebuie să corespundă toate kilogramele din lume, într-un sens teoretic, cel puțin toate kilogramele vor fi și mai grele din punct de vedere tehnic.
Deși creșterea referinței kilogramelor cu zeci de micrograme poate părea nesemnificativă, Peter Cumpson susține că orice discrepanță între Prototipul Internațional (Referință) pentru kilogram și replicanții săi poate fi problematică. "Există cazuri de comerț internațional cu materiale de înaltă valoare - în care fiecare ultim microgram trebuie să fie contabilizat." Hidrocarburile acumulate pot fi îndepărtate prin expunerea la un amestec de raze ultraviolete și ozon.
Situația se complică prin faptul că în lume există 39 de exemplare cele mai precise ale kilogramului de referință stocate la Paris, care au fost trimise la un moment dat în diferite țări ale lumii pentru a menține un sistem unificat de măsuri și greutăți. Acum, conform mai multor oameni de știință, ei încep să difere din ce în ce mai mult unul de celălalt în greutate, din cauza condițiilor climatice și a altor condiții care există în diferite părți ale planetei.
"Industrializarea care a avut loc în lume și natura funcționării societății moderne au dus la faptul că suprafața kilogramului de referință a dobândit o placă sub formă de particule suplimentare", spune o echipă de cercetare de la Universitatea din Newcastle. - Sistemul de greutate standard mondial este acum sub amenințarea creării de haos în el. Am fost îngroziți când am văzut că particulele de mercur s-au acumulat pe suprafața unuia din cele 40 de kilograme de referință stocate în Marea Britanie”, a spus managerul de proiect, profesorul Peter Campson.
Video promotional:
Conform informațiilor primite de publicație, se discută acum cum se poate efectua o „curățare specială de praf” a suprafețelor celor 40 de kilograme de referință pentru a le readuce la o singură greutate.
În cadrul unei conferințe a Royal Society of Science din Londra, în perioada 24-25 ianuarie, Richard Davis, fost șef al diviziei de masă a Biroului Internațional de Greutăți și Măsuri (situat în orașul Sèvres, lângă Paris), a propus să înmoaie definiția. Ca măsură temporară înainte de redefinirea „masei kilograme”, el a propus o medie a maselor în litigiu. Așadar, dacă rezultatele a două experimente de diferite tipuri în determinarea masei nu sunt tocmai de acord, ele trebuie pur și simplu mediate, iar valoarea rezultată ar trebui declarată un nou standard, citește o propunere a savantului Nature News.
Cu toate acestea, acest plan are mulți adversari. „Decizia de a medie, pur și simplu, două rezultate inconsecvente ar fi corectă din punct de vedere matematic, dar aceasta nu este o abordare științifică”, a spus Michael Hart, fizician la Universitatea din Manchester.
Avocații medii consideră că este o cale de urmat. „În mod ideal, dorim să obținem o convergență perfectă de măsurare. Dar dacă acest lucru nu funcționează, trebuie să utilizați o abordare matematică”, a spus Terry Quinn, fost director al Biroului Internațional de Greutate și Măsuri. El subliniază că diferențele în cauză sunt prea mici pentru a crea probleme reale pentru aplicarea practică a măsurii.
Această diferență este o problemă serioasă pe termen lung, deoarece nu se poate judeca dacă copiile sunt din ce în ce mai grele sau, invers, referința este mai ușoară.
Prin urmare, oamenii de știință au plănuit de mult timp să înlocuiască standardul „material” al kilogramului, exprimându-l în termeni de constante invariabile ale fizicii, care sunt determinate cu o precizie ridicată și nu se schimbă. Dacă acest lucru reușește, masa kilogramului va deveni la fel de neschimbată ca legile universului.
Oamenii de știință folosesc două abordări pentru a găsi expresia exactă a kilogramului: în prima, masa kilogramului este determinată folosind câmpuri electrice și magnetice, iar în a doua, încearcă să o exprime în termenii constantei lui Planck, una dintre cantitățile de bază ale mecanicii cuantice.
A doua metodă implică recalcularea directă a numărului de atomi dintr-o sferă cristalină de siliciu. Acest rezultat permite redefinirea kilogramului în termenii constantei lui Avogadro, care este numărul de molecule per mol de materie și, de fapt, raportează masa atomică a unui element cu masa unui corp macroscopic.
În ultimii ani, măsurătorile prin ambele metode au fost efectuate cu o precizie de 30 ppb - aceasta este limita celor mai precise măsurători ale masei unui cilindru de platină-iridiu. Cu toate acestea, rezultatele celor două tipuri de experimente diferă cu 175 de miliarde de acțiuni - acest lucru este mult mai rezonabil din punct de vedere metodologic.
Acest lucru nu permite redefinirea oficială a măsurii kilogramului, deoarece motivele discrepanței sunt neclare și nu pot fi încă eliminate. De aceea, a fost înaintată o propunere cu privire la media elementară a două calcule și o astfel de redefinire matematică a kilogramului.
Sarcina redefinirii standardului de masă devine din ce în ce mai acută în timp. „Cu cât așteptăm și conferim mai mult, cu atât este mai mare deriva de masă între standardul original și replicile sale. Atunci nu vom putea fi deloc de acord cu privire la ce masă ar trebui considerată o referință. Situația pare aproape nebună”, recunoaște Quinn.
Până acum, oamenii de știință au fost de acord că atomii de siliciu sunt ideali pentru proiect datorită stabilității lor. În condiții standard, acestea sunt aproape niciodată distruse și toate pagubele sunt ușor calculate. „Vrem să redefinim un kilogram pe baza masei unui atom, vrem să numărăm atomii într-un kilogram de un anumit cristal”, a spus profesorul Peter Becker „Măsurăm volumul unei sfere și volumul unui atom de siliciu, iar când împărțiți sfera de siliciu la volumul unui atom, obțineți numărul de atomi - totul este foarte simplu . Oamenii de știință din multe țări, inclusiv Rusia, participă la fabricarea standardului. S-au cheltuit 2 milioane de euro pentru fabricarea unei sfere de siliciu, aceasta fiind creată timp de aproape 5 ani. Potrivit managerului de proiect, fizicienii au calculat deja câți atomi de siliciu ar trebui să fie într-un kg și au început să se „asambleze”deși acest standard nu va fi perfect exact, deoarece până acum oamenii de știință nu pot „asambla” un standard în sensul literal al atomilor.
Asociația de producție „Uzina electrochimică” din Zelenogorsk din teritoriul Krasnoyarsk va furniza materii prime pentru crearea unui nou standard internațional pentru kilogram - o bilă ideală dintr-un singur cristal de izotop de siliciu-28, a declarat serviciul de presă al întreprinderii la Interfax.
Standardul va fi realizat sub forma unei bile ideale dintr-un singur cristal de izotop siliciu-28.
Cristalul va fi cultivat la Institutul de Creștere a Cristalului din Germania din siliciu policristalin obținut la Institutul de Chimie a Substanțelor de înaltă puritate din Nizhny Novgorod. Materia primă inițială pentru etalon - tetrafluorura de siliciu - a fost furnizată de Zelenogorsk ECP.
