Килото е загубило - Berliner Morgenpost

Оригиналният килограм в Париж е еталон за метролози от цял свят. Но сега тежи 50 микрограма по-малко от преди 118 години. Сега изследователите търсят начини за преизмерване на тежестите

Леко потупване е достатъчно, за да се намали теглото на всички запаси от злато или въглища на земята. За целта обаче трябва да се влезе в избата на Bureau International des Poids et Mesures близо до Париж и за кратко да се докосне стъкленият капак „Le Grand K“ - оригиналният килограм, който е бил там повече от 120 години. Все още се използва за измерване на теглото на всички предмети по света. Увеличаването на теглото би направило 3,9-сантиметровия цилиндър през мастния филм на пръст, тъй като през последните 100 години той е загубил около 50 микрограма.

50 микрограма е малък размер, който едва ли някой може да си представи. Необходими са милион микрограма, за да стигнете до един грам (около теглото на половин смолиста мечка). Дори такава малка загуба на тегло обаче е неприемлива за изследователите на измерванията, метролозите. Ето защо експерти от цял свят сега обсъждат как ще се определя килограмът в бъдеще на 24-та Генерална конференция за теглилки и мерки в Париж.

Кой все пак казва какво е килограм?

За да калибрират везните, техниците трябва да се върнат върху реален обект. Обектът тежи само един килограм, ако е точно толкова тежък, колкото оригиналния килограм. Следователно метрологичните институти като Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) в Брауншвайг трябва да пътуват до Париж специално, за да измерват своите национални прототипи срещу него. И се оказа, че съхраняваните в целия свят обекти за сравнение са по-тежки от Le Grand K. Малко вероятно е прототипите да са се увеличили. Така че първоначалният килограм вероятно е намалял - макар и само с масата на прашинка.

Техниците нямат право да изследват оригиналния модел, който се състои от 90 процента платина и 10 процента иридий. Следователно те могат само да спекулират относно причините за загубата на тегло. Възможно е водородът, попаднал в цилиндъра, да се е изпарил. Или някои атоми са загубени по време на почистване с алкохол и последващата парна баня.

Два метода за предефиниране

Сега експертите обсъждат два метода за повторно определяне на килограма: балансът на вата и експериментът Avogadro. При метода на баланса на вата изследователите работят с гравитацията, която издърпва първоначалния килограм надолу, и електрическата сила, необходима за поддържане на Le Grand K в окачване. Този метод би имал предимството, че може да се използва навсякъде по света и вече няма да се налага да пътува до Париж, за да сравнява оригиналния килограм. Той обаче е много крехък и следователно опасен. Достатъчно е, ако автомобил е паркиран в близост до лабораторията или ако водата от пръскачка на съседния имот прониква в почвата, за да фалшифицира резултатите от измерванията.

Процесът Avogadro, който е изследван в Брауншвайг, наред с други, изглежда по-прост. Килограмът може да се определи от броя на атомите на определен материал. Атомите са най-малките частици в материала. За целта техниците трябва да могат да преброят малките атоми. Следователно използвате чист силиций 28, чиято атомна структура е много еднородна. Учените от Брауншвайг са използвали това, за да отгледат кристал, от който са изрязали два предмета и са ги донесли на експерт в Австралия. Той направи от него топки, които са по-подходящи за по-нататъшната процедура, отколкото например куб. Краищата му биха се откъснали при всеки контакт и много милиарди атоми щяха да бъдат загубени.

Перфектната топка

Техник е смилал, полирал и смилал тази топка в най-гладкия обект някога - най-вече на ръка, тъй като машините имат твърде малко усещане за тази работа. В никакъв случай масата не трябва да падне под един килограм, като в този случай изследователите ще трябва да създадат нова бучка чист силиций в трудоемък процес. Резултатът е почти перфектната сфера. С тази сфера метролозите щяха да имат ясно определен килограм, но трябваше да се върнат към оригинален модел и да продължат да пътуват там, ако искат да проверят своите прототипи.

Преди да решат кой метод да използват или дали има друг, учените ще трябва да направят много повече изследвания.

Защо усилията?

Но защо всички усилия? В супермаркета няма значение дали двата килограма банани тежат 50 микрограма повече или по-малко. В науката се прилагат други стандарти.

От една страна, метролозите искат да намерят физически и математически елегантно решение. Освен това днес все още е невъзможно да се предскаже кои приложения биха били възможни в бъдеще с точно определяне на килограма.

Такъв беше и случаят с предефинирането на втория в края на 60-те години. По това време никой не подозираше, че точността от няколко милиардни секунди ще стане важна за сателитната навигация чрез GPS. Защото, ако измерването е неточно дори за частица от секундата, навигационното устройство не изпраща невнимателния шофьор на съседната улица вдясно, а би го блъснало в стената на сградата на 300 метра пред нея.