» » Эталоны килограмма

Эталоны килограмма


Эталоны килограмма

На картинке — два эталона килограмма. Слева под двумя старомодными вакуумными колпаками лежит цилиндр из платино-иридиевого сплава — копия эталона килограмма, такого же цилиндрика, изготовленного в 1879 году и хранящегося в Международном бюро мер и весов. Справа — эталон, идущий ему на смену, — ультрагладкая сфера из высокочистого кремния-28 (см. Изотопы кремния). Сфера из кремния в 2018 году будет использована в эксперименте для уточнения значения постоянной Планка и пересмотра определения килограмма. По результатам планируемого эксперимента платино-иридиевые цилиндрики смогут отправиться на заслуженный отдых.

В наши дни килограмм остался единственной из семи основных единиц Международной системы единиц, привязанных к физическому объекту, а не определенных через физические константы нашей Вселенной. Эталон килограмма — цилиндр из сплава платины с иридием диаметром и высотой 39,17 мм. Однако более чем за столетие, несмотря на все меры предосторожности, эталон стал легче на 30 микрограмм, и Международный комитет мер и весов принял решение переопределить понятие измерительной единицы «килограмм», связав ее не с рукотворным артефактом, а с постоянной Планка, значение которой, правда, тоже требуется уточнить. Одним из способов уточнения постоянной Планка является определение значения числа Авогадро, а для уточнения этой величины необходимо сосчитать количество атомов в образце вещества — той самой сфере из кремния. Значение числа Авогадро будет определено тем точнее, чем более однороден материал и чем меньшее количество примесей в нем содержится. Именно поэтому с начала 2010-х годов исследователи выращивают монокристаллы из нуклида 28Si, стараясь получить кристалл идеальной сферической формы с ультравысокой степенью чистоты.

Недавно исследователи, можно сказать, приблизились к идеалу — они получили практически идеальный объект для будущей «перезагрузки» килограмма. Крайне низкое содержание примесей в материале нового эталона было подтверждено с помощью нейтронно-активационного анализа. Суть этого метода заключается в том, что образец бомбардируют нейтронами, в результате чего образуются обладающие небольшим периодом полураспада радиоактивные изотопы элементов, пути радиоактивного распада для которых известны. Таким образом, нейтронно-активационный анализ позволяет определить и природу, и содержание каждого из химических элементов в образце.

Оказалось, что самая существенная примесь в сферическом монокристалле кремния — медь, которая содержится в количестве около 70 нанограмм на грамм образца (один атом меди на три миллиарда атомов кремния). Также обнаружены еще меньшие количества хрома, кобальта, галлия, мышьяка, брома, лантана, вольфрама и золота, другие элементы не обнаружены даже в следовых количествах. С учетом всех обнаруженных загрязнений получается, что материал, использовавшийся для кремниевой сферы, чист настолько, что если бы точно такой же монокристалл состоял только из атомов кремния 28Si, его масса отличалась бы от массы изученной сферы всего на 0,7 микрограмм. Это позволяет говорить о том, что изученный сферический монокристалл кремния является наиболее химически чистым артефактом, созданным человеком. Его чистота выше, чем у похожего образца, уже применявшегося в 2015 году для определения числа Авогадро. Этот объект позволит определить постоянную Планка с максимальной точностью, вероятно, навсегда «отвязав» Междунарождную систему единиц от материальных эталонов, которые, как показывает практика, могут менять свои свойства со временем.

Фото с сайта sciencenews.org.

Аркадий Курамшин

08 август 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Раскрыта тайна «красного технеция»

Исследователи из США смогли определить строение «красного технеция» — это не удавалось сделать в течение пятидесяти лет. К успеху привело квантовохимическое моделирование спектров поглощения и

Преимущества покупки в Эковод

Чистая питьевая вода является неотъемлемым элементом здорового образа жизни. Её качество оказывает непосредственное влияние на наше благополучие.

Конструкция солнечной панели для частного пользования

В последние 10 лет все регулярнее можно услышать о всевозможных выгодах приобретения солнечных батарей для частного и коммерческого пользования. Панель прекрасно зарекомендовала себя, помогает

Самое чистое озеро на Земле

Озеро Маккензи – уникальный и прекрасный уголок природы, расположенный на острове Фрейзер в Австралии. Удивительно оно тем, что считается самым чистым водоемом на планете. Находится оно на высоте 100

Почему в США не перешли на метрическую систему

Наверное, каждого из вас не раз удивляло то, что размер экранов цифровых устройств указывается в непривычных единицах. Это даже вошло в традицию и никому не приходит в голову поинтересоваться, почему

Самый твердый металл

Металл — один из основных элементов на планете Земля. Это наиболее используемый человечеством материал и даже наш организм на 3% состоит из него. В химической таблице от плотности зависит твердость
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Земляне наблюдали частичное лунное затмениеНейрохимическая гипотеза происхождения человекаТемная материя пока никого не убила – и это дает нам информацию о ее природеОгромный астероид едва не столкнулся с ЗемлейПлохие соседи портят кровьМогут ли растения слышать шум воды?Впервые получены структуры контактной и сольватноразделённой ионных пар силенил-литиевого соединенияПаразиты птерозавров оказались заядлыми ныряльщиками