Medzinárodný prototyp (štandard) kilogramu sa uchováva v Medzinárodnom úrade pre váhy a miery (so sídlom v Sèvres neďaleko Paríža) a je valcom s priemerom a výškou 39,17 mm vyrobeným zo zliatiny platiny a irídia (90% platiny, 10% irídia). Pôvodne bol kilogram definovaný ako hmotnosť jedného kubického decimetra (liter) čistej vody pri 4 ° C a štandardného atmosférického tlaku pri hladine mora.
Tak prečo to bolo ťažšie?
Peter Cumpson a Dr. Naoko Sano z Newcastle University pomocou jedinečnej technológie snímania Theta analyzovali povrch štandardu a určili, že kilogram medzinárodného štandardu (štandardný) kvantitatívne zvýšil kontamináciu uhľovodíkami na svojom povrchu. Ich výskum ukazuje, že medzinárodný prototyp (štandard) kilogramu získal pravdepodobne desiatky mikrogramov od zavedenia normy v roku 1875. Keďže však ide o kilogram, ktorému musia zodpovedať všetky kilogramy na svete, v teoretickom zmysle budú aj všetky kilogramy technicky ťažšie.
Zatiaľ čo zvýšenie referenčnej hodnoty kilogramu o desiatky mikrogramov sa môže zdať nevýznamné, Peter Cumpson tvrdí, že akýkoľvek rozpor medzi medzinárodným prototypom (referenčným) pre kilogram a jeho replikátormi môže byť problematický. „Existujú prípady medzinárodného obchodu s vysoko hodnotnými materiálmi - kde sa musí počítať každá posledná mikrogram.“Nahromadené uhľovodíky sa môžu odstrániť vystavením zmesi ultrafialového žiarenia a ozónu.
Situácia je komplikovaná skutočnosťou, že vo svete je v Paríži uložených 39 najpresnejších kópií referenčného kilogramu, ktoré boli naraz zaslané do rôznych krajín sveta s cieľom zachovať jednotný systém mier a váh. Teraz, podľa mnohých vedcov, sa ich váha stále viac a viac líši v dôsledku klimatických a iných podmienok, ktoré existujú v rôznych častiach planéty.
„Industrializácia, ktorá prebehla vo svete, a povaha fungovania modernej spoločnosti viedli k tomu, že povrch referenčného kilogramu získal dosku vo forme ďalších častíc,“hovorí výskumný tím z University of Newcastle. - Svetový štandardný váhový systém je teraz pod hrozbou vytvorenia chaosu. Boli sme zdesení, keď sme videli, že častice ortuti sa hromadili na povrchu jedného zo 40 referenčných kilogramov uložených vo Veľkej Británii, “uviedol projektový manažér profesor Peter Campson.
Propagačné video:
Podľa informácií získaných v publikácii sa teraz diskutuje o tom, ako vykonať špeciálne „čistenie od prachu“povrchov všetkých 40 referenčných kilogramov s cieľom vrátiť ich na jedinú hmotnosť.
Na konferencii Kráľovskej vedeckej spoločnosti v Londýne 24. - 25. januára navrhol Richard Davis, bývalý vedúci masového oddelenia Medzinárodného úradu pre váhy a miery (so sídlom v Sèvres, neďaleko Paríža), definíciu zmiernil. Ako dočasné opatrenie pred vymedzením „kilogramovej hmotnosti“navrhol spriemerovať sporné hmotnosti. Ak sa teda výsledky dvoch experimentov rôznych typov pri určovaní hmotnosti úplne nezhodujú, mali by sa jednoducho spriemerovať a výsledná hodnota by sa mala vyhlásiť za nový štandard, cituje návrh vedca Nature News.
Tento plán má však veľa oponentov. „Rozhodnutie jednoducho priemerovať dva nekonzistentné výsledky by bolo úplne matematicky správne, ale nejde o vedecký prístup,“povedal Michael Hart, fyzik z University of Manchester.
Priemerní obhajcovia to vnímajú ako cestu vpred. „V ideálnom prípade chceme dosiahnuť dokonalú konvergenciu meraní. Ak to však nebude fungovať, musíte použiť matematický prístup, “uviedol Terry Quinn, bývalý riaditeľ Medzinárodného úradu pre váhy a miery. Zdôrazňuje, že predmetné rozdiely sú príliš malé na to, aby spôsobili skutočné problémy pri praktickom uplatňovaní opatrenia.
Tento rozdiel je z dlhodobého hľadiska vážnym problémom, pretože nie je možné posúdiť, či sú kópie ťažšie alebo naopak, referencia je ľahšia.
Preto vedci už dlho plánujú nahradiť „hmotnú“normu kilogramu a vyjadriť ju ako nemenné konštanty fyziky, ktoré sú stanovené s vysokou presnosťou a nemenia sa. Ak sa to podarí, hmotnosť kilogramu sa nezmení ako zákony vesmíru.
Vedci používajú dva prístupy na nájdenie presného výrazu pre kilogram: v prvom sa hmotnosť kilogramu určuje pomocou elektrických a magnetických polí a v druhom sa ho snažia vyjadriť pomocou Planckovej konštanty, jednej zo základných veličín kvantovej mechaniky.
Druhá metóda zahŕňa priame prepočítanie počtu atómov v kryštalickej kremíkovej gule. Tento výsledok umožňuje predefinovať kilogram pomocou Avogadrovej konštanty, čo je počet molekúl na mól hmoty a v skutočnosti sa týka atómovej hmotnosti prvku k hmotnosti makroskopického telesa.
V posledných rokoch sa merania uskutočňovali oboma metódami s presnosťou 30 ppb - to je limit najpresnejších meraní hmotnosti valca s platinou a irídiom. Výsledky týchto dvoch experimentov sa však líšia o 175 miliárd akcií - čo je z metodologického hľadiska omnoho rozumnejšie.
To neumožňuje úradne nanovo definovať mieru kilogramu, pretože príčiny nezrovnalosti sú nejasné a nemožno ich zatiaľ vylúčiť. Preto bol predložený návrh na základné spriemerovanie dvoch výpočtov a také matematické predefinovanie kilogramu.
Úloha predefinovania úrovne hmotnosti sa v priebehu času stáva čoraz naliehavejšou. „Čím dlhšie počkáme a poskytneme, tým väčší bude hromadný posun medzi pôvodným štandardom a jeho replikami. Potom sa nebudeme môcť vôbec dohodnúť na tom, aká masa by sa mala považovať za referenciu. Situácia vyzerá takmer šialene, “pripúšťa Quinn.
Vedci sa doteraz dohodli, že atómy kremíka sú pre svoj projekt ideálne kvôli svojej stabilite. Za štandardných podmienok sú takmer nikdy zničené a všetky škody sa dajú ľahko vypočítať. „Chceme nanovo definovať kilogram na základe hmotnosti atómu, chceme počítať atómy v jednom kilograme určitého kryštálu,“povedal profesor Peter Becker „Meriame objem gule a objem atómu kremíka a keď delíte kremíkovú guľu objemom atómu, získate počet atómov - všetko je veľmi jednoduché “. Na výrobe normy sa podieľajú vedci z mnohých krajín vrátane Ruska. Na výrobu kremíkovej gule sa vynaložili 2 milióny EUR a bola vytvorená takmer 5 rokov. Podľa projektového manažéra už fyzici spočítali, koľko atómov kremíka by malo byť v jednom kg, a začali sa „zostavovať“.hoci tento štandard nebude úplne presný, pretože doteraz vedci nemôžu „zostaviť“normu v doslovnom zmysle atómov.
Výrobné združenie „Elektrochemický závod“v Zelenogorsku na území Krasnojarska dodá suroviny na vytvorenie nového medzinárodného štandardu pre kilogram - ideálnej gule vyrobenej z monokryštálu izotopu kremíka-28, informovala tlačová služba podniku Interfax.
Norma bude vytvorená vo forme ideálnej gule z monokryštálu izotopu kremíka-28.
Kryštál sa bude pestovať v Inštitúte pre rast kryštálov v Nemecku z polykryštalického kremíka získaného v Chemickom ústave vysoko čistých látok v Nižnom Novgorode. Počiatočnú surovinu pre štandard - tetrafluorid kremíka - dodala spoločnosť Zelenogorsk ECP.