Килото отслабва - Berliner Morgenpost
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 да се докосне за кратко „Le Grand K“, който е защитен със стъклени капаци - оригиналният килограм, който е бил там повече от 120 години и върху който Тегло на всички обекти, измерени по целия свят.
Увеличаването на теглото би било добре за 3,9-сантиметровия цилиндър през мастния филм на пръст, тъй като през последните 100 години той е загубил около 50 микрограма. За метролозите, които изследват мерки, това не е приемливо.
Затова експерти от цял свят ще обсъдят как ще се определя килограмът в бъдеще на 24-ата Генерална конференция за теглилки и мерки в Париж следващата седмица. Шестте основни единици, включително текущата сила, метър и количество вещество, в крайна сметка могат да бъдат проследени до неизменими естествени константи или свойства на атомите. Вторият например се определя от определени свойства на атома цезий 133. Това означава, че определянето на стойностите може да бъде възпроизведено по целия свят във всяка лаборатория със съответното техническо оборудване.
Техниците трябва да използват само реален обект, за да калибрират везните. По дефиниция обектът тежи един килограм, ако е точно толкова тежък, колкото оригиналния килограм. 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.
Следващата седмица експертите ще обсъдят два метода за повторно определяне на килограма: балансът на вата и експериментът Avogadro. С метода на баланса на вата изследователите искат да установят масата, като използват връзката между електрическите и механичните величини. За тази цел изследователите, участващи в проекта, инсталираха голям дисплей във висока стая в лаборатория в американския щат Мериленд. Цилиндър от платина и иридий лежи на повърхността отдолу, като ябълка на плодова люспа в супермаркет. Гравитацията тласка тази реплика на Grand K надолу. Но тази сила е балансирана от електромагнит, който предотвратява падането на металния цилиндър. Конкуренцията тук е между гравитационната сила, която издърпва първоначалния килограм надолу, и електрическата сила, която се генерира в медната намотка на магнита. Килограмът би бил напрежението, необходимо за поддържане на Le Grand K в окачване.
За целта обаче учените трябва да измерват приложеното напрежение много точно и да изчисляват външните влияния върху гравитационната сила. Достатъчно е, ако автомобил е паркиран в близост до лабораторията или водата от спринклер на съседния имот прониква в почвата, за да се фалшифицират резултатите от измерванията.
Методът Avogadro, който е изследван в PTB в Брауншвайг, наред с други, изглежда по-опростен. В крайна сметка килограмът може да бъде определен от броя на атомите на даден материал. 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. Само няколко нанометра могат да бъдат премахнати на седмица. Резултатът е почти перфектна сфера: Ако беше толкова голяма, колкото земята, най-високите височини на полираната сфера, причинени от примеси, щяха да стърчат само на няколко метра. Той трябва да бъде достатъчно гладък, за да може да се определи точно броят на атомите и съответно килограмът.
С тази сфера метролозите щяха да имат ясно определен килограм, но трябваше да се възползват от оригинален модел. Методът на баланса на Ват, от друга страна, може да се повтори по всяко време и навсякъде, но теоретично не е надеждно и изключително сложно да се настрои експериментът. Учените, участващи в общата конференция, не търсят разбор; може да се постигне компромис - вид средна стойност на резултатите от двата експеримента. Докато работата не приключи, много учени все още ще имат много да изследват. Но защо всички усилия? В супермаркета няма значение дали двата килограма банани тежат 50 микрограма повече или по-малко.
От една страна, метролозите искат да намерят физически и математически елегантно решение. Освен това все още не е възможно да се предвиди кои приложения биха били възможни с точно определяне на килограма. Такъв беше и случаят с предефинирането на втория в края на 60-те години. По това време никога не сте подозирали, че точността от няколко милиардни секунди ще стане важна за сателитната навигация чрез GPS. Ако измерването е неточно дори за частица от секундата, навигационното устройство не изпраща небрежния шофьор на съседната улица вдясно, а би го блъснало в стената на сградата на 300 метра пред нея.