Wzorzec kilograma przejdzie do historii

Wzorzec kilograma przejdzie do historii

Przechowywany w Sevres walec ze stopu platyny i irydu wkrótce przestanie być wzorcem kilograma, który jest ostatnią jednostką miar definiowaną w odniesieniu do konkretnego przedmiotu.

Kilogram będący jednostką masy w układzie SI, definiowany jest w odniesieniu do wzorca z Sevres, tzw. „kilogramu idealnego”, walca platynowo-irydowego o wysokości i średnicy podstawy 39 mm. Taka definicja ustalona została przez Generalną Konferencję Miar w 1889 roku, wcześniej kilogram definiowano jako masę litra wody w ustalonych warunkach. Od tego czasu inne jednostki powiązano ze stałymi fizycznymi – np. metr to teraz dystans, jaki pokonuje światło w czasie 1/299792458 sekundy.

Naukowcy zaobserwowali, że wzorcowy kilogram z Sevres staje się coraz lżejszy. Przynajmniej w porównaniu z kopiami przechowywanymi w innych laboratoriach. Nie jest znana przyczyna tego zjawiska. W związku z tym zaczęto poszukiwać innych sposobów na wyznaczenie „idealnego kilograma”, tak aby uwolnić się raz na zawsze od wzorca znajdującego się w pilnie strzeżonym sejfie pod Paryżem.

Niemiecko-japoński zespół postanowił stworzyć kulę wykonaną z izotopu krzemu-28. Ma niecałe 10 centymetrów średnicy i prawdopodobnie stanie się nowym wzorcem kilograma. Wykonanie idealnej kuli krzemu ważącej kilogram zajęło specjalistom z Niemiec, Rosji i Australii pięć lat i kosztowało 2 mln euro. Kula powstała w Australii i 10 kwietnia br. przywieziona została do Narodowego Instytutu Metrologii w Braunschweig (PTB).

W odróżnieniu od wzorca z Sevres nikt nie zamierza kuli ważyć, co pozwoli na uwolnienie się od problemu korzystania z nawet najbardziej precyzyjnych wag. Zamiast tego zostanie policzona liczba atomów w kuli, ważąca sumarycznie tyle ile wzorzec kilograma. Po tej operacji wykonana kula będzie mogła być zniszczona.

Policzenie atomów krzemu to zadanie żmudne i wymaga przeprowadzenia wielu eksperymentów. Na dokładność pomiaru wpływa wiele czynników takich jak, np. precyzja wykonania kuli – jej powierzchnia musi być idealnie gładka co do jednego atomu (to najbardziej okrągły przedmiot wykonany ręką człowieka – odchylenia w długości promienia kuli nie przekraczają 30 nm). Również samo liczenie atomów musi się odbywać w warunkach kontrolowanej temperatury i ciśnienia, które również mogą zakłócić pomiar. W optymistycznym wariancie niemiecko-japoński zespół ukończy swoją pracę pod koniec przyszłego roku.

Niemcy i Japończycy będą prowadzić badania niezależnie od siebie, mierząc dwie krzemowe kule, a następnie porównają wyniki.

(pj)