Kilogrammi rahvusvahelist prototüüpi (standardit) hoitakse Rahvusvahelises Kaalu- ja Mõõtmete Büroos (asub Sèvresis Pariisi lähedal) ning see on plaatina-iriidiumsulamist (90% plaatina, 10% iriidium) valmistatud silindri läbimõõt ja kõrgus 39,17 mm. Algselt määratleti kilogrammi puhta vee ühe kuupmeetri (liitri) massina temperatuuril 4 ° C ja atmosfäärirõhul normi merepinnal.
Miks see läks raskemaks?
Kasutades ainulaadset Theta sensoreerimise tehnoloogiat, analüüsisid Newcastle'i ülikooli professor Peter Cumpson ja dr Naoko Sano standardi pinda ja leidsid, et rahvusvahelise prototüübi (standard) kilogramm on kvantitatiivselt suurendanud süsivesinike saastumist selle pinnal. Nende uuringud näitavad, et kilogrammi rahvusvaheline prototüüp (standard) on massist alates standardi kehtestamisest 1875. aastal tõenäoliselt saanud kümneid mikrogrammi. Kuid kuna see on kilogramm, millele kõik maailma kilogrammid peavad vastama, on vähemalt kõik kilogrammid ka teoreetiliselt tehniliselt raskemad.
Ehkki kilogrammide võrdlusnäitajate suurenemine kümnete mikrogrammide kaupa võib tunduda tühine, väidab Peter Cumpson, et igasugune lahknevus kilogrammi rahvusvahelise prototüübi (viide) ja selle kopeerijate vahel võib olla problemaatiline. "On juhtumeid, kus rahvusvahelise väärtpaberitega kaubitsemine toimub igal juhul, kui iga mikrogramm tuleb arvestada." Kogunenud süsivesinikke saab eemaldada ultraviolettkiirte ja osooni seguga kokkupuutel.
Olukorra teeb keeruliseks asjaolu, et maailmas on Pariisis ladustatud 39 täpsemat võrdluskilogrammi koopiat, mis saadeti korraga maailma erinevatesse riikidesse, et säilitada ühtne mõõte- ja kaalusüsteem. Nüüd on paljude teadlaste sõnul hakanud planeedi erinevates osades valitsevate klimaatiliste ja muude tingimuste tõttu üksteisest üha enam kaalu poolest erinema.
"Maailmas toimunud industrialiseerimine ja tänapäevase ühiskonna toimimise olemus on viinud selleni, et võrdluskilogrammi pind omandas tahvel täiendavate osakeste kujul," ütleb Newcastle'i ülikooli uurimisrühm. - Maailma standardne kaalusüsteem on nüüd selles kaose tekitamise ohus. Me olime kohkunud, kui nägime, et Suurbritannias ladustatud 40 võrdluskilost ühele pinnale on kogunenud elavhõbedaosakesi,”ütles projektijuht professor Peter Campson.
Reklaamvideo:
Väljaandele laekunud teabe kohaselt arutatakse nüüd küsimust, kuidas läbi viia kõigi 40 etalonkilogrammi pindade spetsiaalne "tolmust puhastamine", et need naasta ühe kaaluga.
Londoni kuningliku teadusühingu konverentsil 24. – 25. Jaanuaril tegi Rahvusvahelise Kaalude ja Mõõtude Büroo (Pariisi lähedal Sèvresis) endise massiosakonna juhataja Richard Davis ettepaneku määratlust pehmendada. Ajutise meetmena enne "kilogrammi massi" uuesti määratlemist tegi ta ettepaneku vaidlusaluste masside keskmiseks arvutamiseks. Niisiis, kui kahe erinevat tüüpi massi määramise eksperimendi tulemused ei ühti, tuleks need lihtsalt keskmistada ja saadud väärtus kuulutada uueks standardiks, tsiteeritakse teadusajakirja Nature News ettepanekut.
Sellel plaanil on aga palju vastaseid. "Otsus lihtsalt kahe ebajärjekindla tulemuse keskmistamiseks oleks täiesti matemaatiliselt õige, kuid see pole teaduslik lähenemine," ütles Manchesteri ülikooli füüsik Michael Hart.
Keskmiselt pooldajad leiavad, et see on edasiminek. „Ideaalis tahame saavutada täiusliku mõõtmete lähenemise. Kuid kui see ei õnnestu, peate kasutama matemaatilist lähenemisviisi,”ütles Terry Quinn, rahvusvahelise kaalu- ja mõõtebüroo endine direktor. Ta rõhutab, et kõnealused erinevused on liiga väikesed, et tekitada meetme praktiliseks rakendamiseks tõsiseid probleeme.
See erinevus on pikas perspektiivis tõsine probleem, kuna ei saa hinnata, kas koopiad muutuvad raskemaks või vastupidi, viide on kergem.
Seetõttu on teadlased juba pikka aega plaaninud asendada kilogrammi "materjali" normi, väljendades seda füüsika muutumatute konstantidena, mis määratakse suure täpsusega ja ei muutu. Kui see õnnestub, muutub kilogrammi mass sama muutumatuks kui universumi seadused.
Teadlased kasutavad kilogrammi täpse avaldise leidmiseks kahte lähenemisviisi: esimeses määratakse kilogrammi mass elektri- ja magnetvälja abil ning teises püüavad nad väljendada seda Plancki konstandi järgi, mis on kvantmehaanika üks põhikoguseid.
Teine meetod hõlmab aatomite arvu otsest ümberarvutamist kristalses ränisfääris. See tulemus võimaldab kilogrammi uuesti määratleda Avogadro konstandi järgi, mis on molekulide arv aine mooli kohta ja mis tegelikult seob elemendi aatommassi makroskoopilise keha massiga.
Viimastel aastatel on mõlema meetodi abil tehtud mõõtmised täpsusega 30 ppb - see on plaatina-iriidiumisilindri massi kõige täpsemate mõõtmiste piir. Mõlemat tüüpi katsetuste tulemused erinevad aga 175 miljardi aktsia võrra - see on metoodilisest seisukohast palju mõistlikum.
See ei võimalda kilogrammi mõõtu ametlikult ümber määratleda, kuna lahknevuse põhjused on ebaselged ja neid pole veel võimalik kõrvaldada. Seetõttu tehti ettepanek kahe arvutuse elementaarse keskmistamise ja kilogrammi sellise matemaatilise uuesti määratlemise kohta.
Masstandardi uuesti määratlemise ülesanne muutub aja jooksul üha teravamaks. „Mida kauem oodata ja anda, seda suurem on massiline erinevus algse standardi ja selle koopiate vahel. Siis ei saa me üldse kokku leppida, millist massi tuleks pidada võrdlusaluseks. Olukord näeb peaaegu hull välja,”tunnistab Quinn.
Siiani on teadlased kokku leppinud, et räni aatomid sobivad ideaalselt projekti jaoks nende stabiilsuse tõttu. Tingimustes neid peaaegu kunagi ei hävitata ja kogu kahju on hõlpsasti arvutatav. "Tahame kilogrammi uuesti määratleda aatomi massi põhjal, tahame loendada aatomite arvu ühe kindla kristalli kilogrammis," ütles professor Peter Becker "Mõõdame kera ja räni aatomi ruumala ning kui jagate ränisfääri aatomi mahu järgi, saate aatomite arvu - kõik on väga lihtne ". Standardi valmistamisest võtavad osa paljude riikide, sealhulgas Venemaa teadlased. Ränisfääri valmistamiseks kulus 2 miljonit eurot ja see loodi peaaegu 5 aastat. Projektijuhi sõnul on füüsikud juba välja arvutanud, kui palju räni aatomeid peaks olema ühes kilogrammis, ja on hakanud "kokku panema"kuigi see standard ei ole täiesti täpne, sest siiani ei saa teadlased "kokku panna" aatomite otseses tähenduses standardit.
Krasnojarski territooriumil Zelenogorskis asuv tootmisühendus "Elektrokeemiline tehas" tarnib toorainet, et luua uus rahvusvaheline kilogrammi standard - ideaalse kuuli, mis on valmistatud räni-28 isotoobi ühest kristallist, teatas ettevõtte pressiteenistus Interfaxile.
Standard valmistatakse ideaalse kuuli kujul, mis koosneb räni-28 isotoobi ühest kristallist.
Kristalli hakatakse kasvatama Saksamaa kristallikasvu instituudis Nižni Novgorodi kõrge puhtusastmega ainete keemia instituudis saadud polükristallilisest ränist. Standardi algne tooraine - räni tetrafluoriid - tarnis Zelenogorski ECP-st.
