Mezinárodní prototyp (standard) kilogramu je uložen u Mezinárodního úřadu pro váhy a míry (se sídlem v Sèvres poblíž Paříže) a je válec o průměru a výšce 39,17 mm vyrobený ze slitiny platina-iridium (90% platina, 10% iridium). Původně byl kilogram definován jako hmotnost jednoho krychlového decimetru (litru) čisté vody při 4 ° C a standardního atmosférického tlaku na hladině moře.
Tak proč to bylo těžší?
Peter Cumpson a Dr. Naoko Sano z University of Newcastle pomocí unikátní technologie Theta-sensing analyzovali povrch standardu a určili, že na jeho povrchu kvantifikovala kontaminace uhlovodíky mezinárodní prototyp (standardní) kilogram. Jejich výzkum ukazuje, že mezinárodní prototyp (standard) kilogramu pravděpodobně získal desítky mikrogramů hmotnosti od zavedení normy v roce 1875. Ale protože se jedná o kilogram, kterému musí odpovídat všechny kilogramy na světě, v teoretickém smyslu budou alespoň všechny kilogramy technicky těžší.
Zatímco zvýšení referenční hodnoty kilogramu o desítky mikrogramů se může zdát nevýznamné, Peter Cumpson tvrdí, že jakýkoli rozpor mezi Mezinárodním prototypem (Reference) pro kilogram a jeho replikátory může být problematický. "Existují případy mezinárodního obchodu s vysoce hodnotnými materiály - kde musí být započítána každá poslední mikrogram." Nahromaděné uhlovodíky lze odstranit působením směsi ultrafialových paprsků a ozónu.
Situace je komplikována skutečností, že ve světě je v Paříži uloženo 39 nejpřesnějších kopií referenčního kilogramu, které byly najednou zaslány do různých zemí světa, aby udržely jednotný systém měr a hmotností. Nyní, podle řady vědců, se začínají čím dál více lišit svou hmotností kvůli klimatickým a jiným podmínkám, které existují v různých částech planety.
„Industrializace, ke které došlo ve světě, a povaha fungování moderní společnosti vedly k tomu, že povrch referenčního kilogramu získal plaketu ve formě dalších částic,“říká výzkumný tým z University of Newcastle. - Světový standardní váhový systém je nyní ohrožen vytvářením chaosu v něm. Byli jsme zděšeni, když jsme viděli, že se částice rtuti hromadí na povrchu jednoho ze 40 referenčních kilogramů uložených ve Velké Británii, “řekl projektový manažer profesor Peter Campson.
Propagační video:
Podle informací získaných v publikaci se nyní diskutuje o tom, jak provést speciální „čištění od prachu“povrchů všech 40 referenčních kilogramů, aby se vrátily na jednu hmotnost.
Na konferenci Královské vědecké společnosti v Londýně ve dnech 24. – 25. Ledna navrhl Richard Davis, bývalý vedoucí masové divize Mezinárodního úřadu pro váhy a míry (se sídlem v Sèvres, poblíž Paříže), zmírnění definice. Jako dočasné opatření před definováním „kilogramové hmotnosti“navrhl průměrovat sporné hmotnosti. Pokud tedy výsledky dvou experimentů různých typů při určování hmotnosti zcela nesouhlasí, měly by být jednoduše zprůměrovány a výsledná hodnota by měla být prohlášena za nový standard, cituje návrh vědce Nature News.
Tento plán však má mnoho odpůrců. "Rozhodnutí jednoduše průměrovat dva nekonzistentní výsledky by bylo naprosto matematicky správné, ale nejedná se o vědecký přístup," řekl Michael Hart, fyzik z University of Manchester.
Průměrní obhájci to považují za cestu vpřed. "V ideálním případě chceme dosáhnout dokonalé konvergence měření." Ale pokud to nefunguje, musíte použít matematický přístup, “řekl Terry Quinn, bývalý ředitel Mezinárodního úřadu pro váhy a míry. Zdůrazňuje, že tyto rozdíly jsou příliš malé na to, aby způsobily skutečné problémy při praktickém uplatňování opatření.
Tento rozdíl je z dlouhodobého hlediska vážným problémem, protože nelze posoudit, zda jsou kopie těžší nebo naopak odkaz je světlejší.
Vědci proto již dlouho plánují nahradit „materiální“normu kilogramu a vyjádřit ji pomocí neměnných fyzikálních konstant, které jsou stanoveny s vysokou přesností a nemění se. Pokud se to podaří, hmotnost kilogramu se stejně nezmění jako zákony vesmíru.
Vědci používají dva přístupy k nalezení přesného výrazu pro kilogram: v prvním je hmotnost kilogramu stanovena pomocí elektrického a magnetického pole a ve druhém se ji snaží vyjádřit pomocí Planckovy konstanty, jedné ze základních veličin kvantové mechaniky.
Druhá metoda zahrnuje přímý přepočet počtu atomů v krystalické křemíkové kouli. Tento výsledek umožňuje, aby byl kilogram nově definován pomocí Avogadrovy konstanty, což je počet molekul na mol hmoty a ve skutečnosti spojuje atomovou hmotnost prvku s hmotou makroskopického těla.
V posledních letech byla měření oběma metodami prováděna s přesností 30 ppb - to je limit nejpřesnějších měření hmotnosti válce platina-iridium. Výsledky těchto dvou experimentů se však liší o 175 miliard akcií - to je z metodologického hlediska mnohem rozumnější.
To neumožňuje oficiálně předefinovat míru kilogramu, protože důvody nesrovnalostí jsou nejasné a nelze je odstranit. Proto byl předložen návrh týkající se elementárního průměrování dvou výpočtů a takové matematické redefinice kilogramu.
Úkol předefinování standardu hmoty se v průběhu času stává čím dál aktuálnějším. "Čím déle čekáme a udělujeme, tím větší je hmotnostní posun mezi původním standardem a jeho replikami." Pak se nebudeme moci vůbec shodnout na tom, jaké množství by mělo být považováno za odkaz. Situace vypadá téměř šíleně, “připouští Quinn.
Vědci se zatím shodli na tom, že atomy křemíku jsou pro svůj projekt ideální díky své stabilitě. Za standardních podmínek jsou téměř nikdy zničeny a všechna poškození lze snadno spočítat. "Chceme předefinovat kilogram na základě hmotnosti atomu, chceme počítat atomy v jednom kilogramu určitého krystalu," řekl profesor Peter Becker "Měříme objem koule a objem atomu křemíku, a když rozdělíte křemíkovou kouli objemem atomu, získáte počet atomů - všechno je velmi jednoduché “. Na výrobě standardu se podílejí vědci z mnoha zemí, včetně Ruska. Na výrobu křemíkové koule byly vynaloženy 2 miliony EUR a byla vytvořena téměř 5 let. Podle projektového manažera již fyzici vypočítali, kolik atomů křemíku by mělo být v jednom kilogramu, a začali se „sestavovat“.ačkoli tento standard nebude dokonale přesný, protože dosud vědci nemohou „sestavit“standard v doslovném smyslu atomů.
Produkční sdružení "Elektrochemický závod" v Zelenogorsku v Krasnojarském území dodá suroviny pro vytvoření nového mezinárodního standardu pro kilogram - ideální koule vyrobená z monokrystalu izotopu křemíku-28, informovala tisková služba podniku Interfax.
Standard bude vytvořen ve formě ideální koule z monokrystalu izotopu křemíku-28.
Krystal se bude pěstovat na Institutu pro růst krystalů v Německu z polykrystalického křemíku získaného v Ústavu chemie látek s vysokou čistotou v Nižním Novgorodu. Počáteční surovinu pro standardní - tetrafluorid křemičitý - dodala společnost Zelenogorsk ECP.