А Ви знаєте, що кілограм стає все важче?

мінімум трафіку - максимум позитиву

А Ви знаєте, що кілограм стає все важче?
13 червня

На думку дослідників з університету Ньюкасла в Сполученому Королівстві, кілограм, стає все важче. Як це може бути? Головним чином тому, що ми говоримо про еталонному кілограмі.

Міжнародний прототип (еталон) кілограма, зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг (розташоване в м Севр поблизу Парижа) і являє собою циліндр діаметром і висотою 39.17 мм з платино-іридієвого сплаву (90% платини, 10% іридію). Спочатку кілограм визначався як маса одного кубічного дециметра (літри) чистої води при температурі 4 ° C і стандартному атмосферному тиску на рівні моря.

Так чому ж він став важчим?

Використовуючи унікальну технологію Theta-зондування, професор Пітер Кумпсон і доктор Наоко Сано з Університету Ньюкасла провели аналіз поверхні зразка і визначили, що Міжнародний прототип (еталон) кілограма кількісно наростив вуглеводневі забруднення на своїй поверхні. Їх дослідження показує, що Міжнародний прототип (еталон) кілограма, ймовірно, набрав десятки мікрограмів в масі, так як стандарт був введений в 1875 році. Але так як це кілограм, якому повинні відповідати всі кілограми в світі, в теоретичному сенсі принаймні, все кілограми, будуть технічно важче теж.

Хоча збільшення еталона кілограма на десятки мікрограмів можуть здатися незначним, Пітер Кумпсон стверджує, будь-яка невідповідність між Міжнародним прототипом (еталоном) кілограма і його реплікантів може бути проблематичним. «Є випадки, міжнародної торгівлі з матеріалами високої вартості - де кожен останній мікрограм повинен бути врахований". Наросли вуглеводні можуть бути видалені впливом суміші ультрафіолетових променів і озону.

Ситуація ускладнюється тим, що в світі існує 39 найточніших копій зберігається в Парижі еталонного кілограма, які свого часу були направлені в різні країни світу для підтримки єдиної системи мір і ваг. Зараз, на думку ряду вчених, вони починають все більше відрізнятися один від одного за вагою через кліматичні та інших умов, що існують в різних частинах планети.

«Відбулася в світі індустріалізація і характер функціонування сучасного суспільства привели до того, що поверхня еталонного кілограма набула нальоту у вигляді додаткових частинок, - стверджує наукова група з університету Ньюкасла. - Світова система стандартної ваги опинилася зараз під загрозою створення в ній хаосу. Ми прийшли в жах, коли побачили, що на поверхні зберігається в Великобританії одного з 40-а еталонних кілограмів скупчилися частинки ртуті », - сказав керівник робіт професор Пітер Кемпсон.

Згідно з отриманою виданням інформації, зараз обговорюється питання про те, щоб провести спеціальну «очищення від пилу» поверхонь всіх 40 еталонних кілограмів з тим, щоб повернути їм єдиний вага.

На конференції Королівського наукового товариства в Лондоні 24-25 січня Річард Девіс, колишній глава відділення мас Міжнародного бюро мір і ваг (розташоване в місті Севр поблизу Парижа), запропонував пом'якшити чіткість визначення. В якості тимчасового заходу перед перевизначенням «маси кілограма» він запропонував усереднювати спірні маси. Так, якщо результати двох експериментів різних типів за визначенням маси не зовсім узгоджуються, їх слід просто усереднити, а отримане значення оголосити новим стандартом, цитує пропозицію вченого Nature News.

Однак у цього плану є маса супротивників. «Рішення просто-напросто усереднити два несогласующихся результату було б абсолютно математично вірним, але це не науковий підхід», - вважає Майкл Харт, фізик з Манчестерського університету.

Прихильники усереднення бачать в ньому шлях до руху вперед. «В ідеалі нам потрібно добитися ідеальної збіжності вимірювань. Але якщо цього не вдається, потрібно використовувати і математичний підхід », - вважає Террі Куїнн, колишній директор Міжнародного бюро мір і ваг. Він підкреслює, що розбіжності, про які йде мова, занадто малі, щоб створювати реальні проблеми для практичного застосування запобіжного.

Ця різниця являє собою серйозну проблему в довгостроковій перспективі, тому що не можна оцінити, чи стають копії важче або, навпаки, еталон легше.

Тому вчені давно планують замінити «матеріальний» еталон кілограма, висловивши його через постійні постійні величини фізики, які визначені з високою точністю і не змінюються. Якщо це вдасться, маса кілограма стане настільки ж незмінною, як закони Всесвіту.

Вчені використовують два підходи для пошуку точного вираження кілограма: в першому маса кілограма визначається за допомогою електричних і магнітних полів, а в другому її намагаються висловити через постійну Планка - одну з базових величин квантової механіки.

Другий метод передбачає безпосередній перерахунок числа атомів в сфері з кристалічного кремнію. Цей результат дозволяє перевизначити кілограм в термінах постійної Авогадро, яка представляє собою число молекул в молі речовини і, фактично, пов'язує атомну масу елемента з масою макроскопічного тіла.

В останні роки вимірювання обома методами проводилися з точністю до 30 мільярдних часток - це межа найточніших вимірювань маси платино-іридієвого циліндра. Однак результати двох типів експериментів розходяться на 175 мільярдних часток - це куди більше розумного з методологічної точки зору.

Це не дозволяє офіційно перевизначити міру кілограма, так як причини розбіжності неясні і поки не можуть бути усунені. Саме тому було висунуто пропозицію про елементарне усередненні двох обчислень і такому математичному перевизначенні кілограма.

Завдання перевизначення еталона маси з часом стає все більш і більш гострою. «Чим довше ми будемо чекати і радитися, тим сильніше буде дрейф маси між оригінальним еталоном і його точними копіями. Тоді ми взагалі не зможемо домовитися про те, яку масу вважати еталонною. Ситуація виглядає майже божевільною », - визнає Куїнн.

На даний момент вчені погодилися, що атоми кремнію ідеально підходять для проекту завдяки своїй стабільності.В стандартних умовах вони майже не руйнуються, а все руйнування легко просчітиваеми. «Ми хочемо заново визначити кілограм на основі маси атома, ми хочемо порахувати атоми в одному кілограмі певного кристала» говорив професор Петер Бекер «Ми вимірюємо обсяг сфери і обсяг атома кремнію, і коли ви ділите кремнієву сферу на обсяг атома, то отримуєте кількість атомів - все дуже просто". У виготовленні еталона беруть участь вчені з багатьох країн, в тому числі і з Росії. На виготовлення кремнієвої сфери було витрачено 2 млн євро, причому створювалася вона майже 5 років. За словами керівника проекту фізики вже розрахували, скільки атомів кремнію повинно знаходитися в одному кг і приступили до «зборці», хоча і цей еталон НЕ буде ідеально точним, оскільки поки вчені не можуть «зібрати» еталон в буквальному сенсі по атомам.

Виробниче об'єднання «Електрохімічний завод» в Зеленогорську Красноярського краю поставить сировину для створення нового міжнародного стандарту кілограма - ідеальної кулі з монокристала ізотопу кремнію-28, повідомили агентству Інтерфакс у прес-службі підприємства.

Еталон буде виготовлений у вигляді ідеальної кулі з монокристала ізотопу кремнію-28.

Кристал буде вирощений в Інституті росту кристалів Німеччини з полікристалічного кремнію, отриманого в Інституті хімії високочистих речовин в Нижньому Новгороді. Вихідна сировина для еталона - тетрафторид кремнію - поставив Зеленогорский ЕХЗ.