إعادة تعريف كيلوغرام؟

وينبغي أن كرات الكريستال تساعد في إزالة كيلوغرام الأصلي

قراءة بصوت عال

يمكن استبدال الكيلوغرام الأصلي من باريس ، وهو أسطوانة بلاتينية - إيريديوم ، بكيلوغرام جديد عالي التقنية: لقد أنتج العلماء بلورة السيليكون المهمة ، مما قد يؤدي إلى إعادة تعريف وحدة الكيلوجرام ، من شأن الكمال في التركيب والنقاء الكيميائي والنظري العالي للكريستال أن يجعلا من الممكن تحديد عدد الذرات بدقة في كيلوغرام واحد من السيليكون.

{} 1L

حتى الآن ، تم تحديد الكيلوغرام عن طريق المقارنة بالكيلو الأصلي في باريس ، وهي أسطوانة بارتفاع 39 ملم وسماكة بلاتين إيريديوم سميكة. فقط: كل معالجة للاسطوانة ، خاصة تنظيفها ، تجعلها تفقد عشرات الآلاف من الذرات. ينطبق هذا أيضًا على النسخ الموجودة في العديد من دول العالم. يفترض الخبراء الآن حدوث انحرافات قدرها 70 ميكروغرامًا ، وهو ما يعادل 0.00000007 كيلوغرام. ومع ذلك ، نظرًا لأنه تم اختبار كمية أقل من ذلك بكثير واعتبارها في الكيمياء والفيزياء اليوم ، فإن تحديدًا دقيقًا وموحدًا دوليًا له أهمية كبيرة. التعريف مهم أيضًا للتجارب على اختبار الثوابت الطبيعية.

نمت السيليكون المجالات

وبالتالي فقد أنتج العلماء في معهد برلين للنمو البلوري بلورة سيليكون تتميز بدرجة نقاوة عالية للغاية. من الكريستال الفردي المزروع في ادليرزهوف ، يتم تحضير كرتين ، يزن كل منهما كيلو واحد. خبراء من Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) في براونشفايغ يريدون بعد ذلك "حساب" الذرات في المجالات وبالتالي صياغة تعريف دقيق للذرة

كيلوغرام يأتي. ولكن حتى يحدث ذلك ، هناك حاجة إلى قياسات أكثر أهمية. عرض

أولاً ، يجب مقارنة الكرات بالكيلوغرام القياسي في براونشفايغ لتحديد مدى تطابق كتلتها الفعلية مع النسخة الألمانية للكيلوغرام الأصلي. ثم يتعلق الأمر بقياس الشكل الكروي بالضبط. أخيرًا ، سيقوم موظفو مشروع Avogadro الدولي بتحديد المسافات الذرية. يجب أن تكون جميع هذه القياسات مجتمعة دقيقة إلى مائة من المليون ("عشرة ارتفاع ناقص ثمانية"). إذا تم استيفاء هذه الشروط ، يمكن للمرء حساب عدد ذرات السيليكون في الكرة وبالتالي تعيين وحدة صالحة لجميع الأوقات.

تكلفة عالية التكنولوجيا كيلوغرام

يلعب معهد النمو البلوري دوراً مركزياً لأنه يمكن أن ينتج البلورة للكرات بالكمال الضروري. حتى المواد الخام ثمينة للغاية: من روسيا ، تم تسليم ستة كيلوغرامات من السيليكون عالي النقاء 28 (مادة كيميائية: 28Si) إلى برلين قبل بضعة أسابيع ، بقيمة 1.2 مليون يورو. بالمقارنة ، ستكلف 6 كيلوغرامات من الذهب أقل قليلاً من 90،000 يورو ، أي أقل من عُشر. تم تخصيب السيليكون 28 في عملية خاصة باستخدام أجهزة الطرد المركزي التي كانت تستخدم في السابق الجيش الروسي. وكان الهدف هو تحقيق نقاء نظير عالية بشكل فريد.

النظائر هي ذرات من نفس العنصر ، والتي تختلف فقط في عدد النيوترونات وبالتالي لها وزن مختلف. تم تخصيب 28Si ، الذي يحتوي في Si الطبيعي عند حوالي 91 ٪ ، في روسيا ليصل إلى مستوى 99.994 في المئة. بمعنى آخر ، تحتوي مائة ألف ذرة من السيليكون على ستة نظائر بحد أقصى للوزن. تم تحديد التخصيب باستخدام مطياف الكتلة بشكل مستقل في روسيا وفي معهد المواد والقياسات المرجعية في الاتحاد الأوروبي في جيل ، وتم تحديد تركيزات العناصر الأخرى عن طريق قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء في PTB.

خبراء IKZ ولدوا من هذه المادة المصدر تحت إشراف الدكتور ميد. Helge Riemann هي بلورة واحدة يتم ترتيب ذراتها في شبكة مثالية تقريبًا. بفضل عملية المنطقة العائمة ، لم يتلامس السيليكون مع أي بوتقة ، لذا تم استبعاد أهم مصدر التلوث. في النهاية ، تم إنشاء فراغ بلوري يشبه شكله الساعة الرملية. الآن سيتم تصنيع الكرات منها - وستكون من بين أغلى الكرات الكريستالية في العالم.

(Forschungsverbund Berlin ، 25.05.2007 - AHE)