Ученые близки к тому, чтобы отправить эталонный килограмм на пенсию

 

После десятилетий исследований и научных споров ученые близки к тому, чтобы договориться о весе килограмма.

 

Вес килограмма в настоящее время определяет физический объект — международный прототип (эталон) килограмма, который хранится в Международном бюро мер и весов (расположено в Севре близ Парижа) и представляет собой цилиндр диаметром и высотой 39,17 мм из платино-иридиевого сплава (90% платины, 10% иридия). У этого цилиндра есть несколько копий в других странах.

Килограмм остается единственной стандартной международной единицей измерения, которая до сих пор определяется физическим объектом — метр, секунда, ампер и все другие единицы измерения определяются математическими константами.

И вот наконец ученые сообщили, что они собрали достаточно данных для того, чтобы заменить цилиндр из металлов математическим определением.

Проблема в том, что эталон килограмма может измениться со временем — потерять или, наоборот, добавить в весе на уровне мельчайших частиц, а то и вообще он может быть случайно уничтожен. Уже сегодня эталонный килограмм и все его копии незначительно отличаются друг от друга. Национальные прототипы сверяют с основным прототипом каждые 40 лет. Последняя проверка проходила в 1989 году, и тогда максимальная разница в весе составила 50 мкг.

Математические же константы, как известно, одинаковы по всей Земле.

Столь точные измерения не сыграют роли, если вы собираетесь испечь торт, однако для инженеров и ученых, работающих с суперчувствительными материалами и мельчайшими структурами, определенная и постоянная единица измерения веса крайне важна.

Для создания математического определения килограмма ученые проводят два эксперимента.

Один из них предполагает определение килограмма через постоянную Планка. Для этого измеряют ток, проходящий через проводную катушку в магнитном поле, по отношению к силе гравитации, действующей на килограмм. Этот эксперимент начался в Великобритании и сейчас продолжается в Канаде.

Другой метод предлагают немецкие специалисты: в рамках проекта Avogadro созданы кремниевые сферы размером с грейпфрут, которые содержат около 50 септиллионов атомов кремния-28. Поскольку известны масса кремния и плотность вещества, то эталонное значение килограмма можно привязать к объему сферы и, соответственно, к постоянной Авогадро.

Кстати, изотопы кремния-28 для этого эксперимента производят в России с помощью центрифуг для обогащения урана.

Спустя годы сложных исследований организаторы двух экспериментов пришли к выводу, что полученные ими данные максимально близки друг к другу.

Однако для более точного ответа необходимо получить больше данных от эксперимента с российскими кремниевыми сферами. Если после этого результаты двух экспериментов начнут расходиться, в разработке математического определения килограмма могут возникнуть проблемы. Однако исследователи уверены, что этого не произойдет.

Если так, то эталонный килограмм, или, по-французски, Grande K, которому в прошлом году исполнилось 125 лет, вскоре выйдет на долгожданную пенсию, пишет The Independent.

5
Читайте также
Смотреть онлайн