Kilul pierde în greutate - Berliner Morgenpost
Un robinet ușor este suficient pentru a reduce greutatea tuturor rezervelor de aur sau cărbune de pe pământ. Pentru a face acest lucru, totuși, ar trebui să intrați în pivnița Bureau International des Poids et Mesures de lângă Paris și să atingeți scurt „Le Grand K”, care este protejat de huse de sticlă - kilogramul original care a fost acolo de mai bine de 120 de ani și pe care Greutatea tuturor obiectelor măsurate la nivel mondial.
O creștere a greutății ar fi bună pentru cilindrul înalt de 3,9 centimetri prin pelicula de grăsime de pe deget, deoarece a pierdut aproximativ 50 micrograme în ultimii 100 de ani. Pentru metrologi, care cercetează măsuri, acest lucru nu este acceptabil.
Prin urmare, experți din întreaga lume vor discuta despre modul în care kilogramul va fi determinat în viitor la cea de-a 24-a Conferință Generală privind Greutățile și Măsurile de la Paris săptămâna viitoare. Celelalte șase unități de bază, inclusiv puterea curentă, metrul și cantitatea de substanță, pot fi urmărite în cele din urmă la constante naturale neschimbabile sau la proprietățile atomilor. Al doilea, de exemplu, este definit de anumite proprietăți ale atomului de cesiu 133. Aceasta înseamnă că determinarea valorilor poate fi reprodusă la nivel mondial în orice laborator cu echipamentul tehnic adecvat.
Tehnicienii trebuie doar să utilizeze un obiect real pentru a calibra scale. Prin definiție, un obiect cântărește un kilogram dacă este exact la fel de greu ca kilogramul inițial. Institutele de metrologie, cum ar fi Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) din Braunschweig, trebuie să călătorească în mod special la Paris pentru a-și măsura prototipurile naționale. Și s-a dovedit că obiectele comparabile stocate în întreaga lume sunt acum mai grele decât Le Grand K. Este puțin probabil ca prototipurile să fi crescut. Așadar, kilogramul inițial a scăzut probabil - chiar dacă este vorba doar de masa unui fir de praf.
Tehnicienilor nu li se permite să examineze modelul original, care constă din 90% platină și 10% iridiu. Prin urmare, ei pot specula doar despre cauzele pierderii în greutate. S-ar putea ca hidrogenul prins în cilindru să se fi evaporat acum. Sau unii atomi s-au pierdut în timpul curățării cu alcool și în baia de aburi ulterioară.
Experții vor discuta despre două metode de redeterminare a kilogramului săptămâna viitoare: balanța Watt și experimentul Avogadro. Cu metoda echilibrului Watt, cercetătorii doresc să stabilească masa folosind relația dintre mărimile electrice și mecanice. Pentru a face acest lucru, cercetătorii implicați în proiect au instalat un afișaj mare într-o cameră înaltă dintr-un laborator din Maryland, SUA. Un cilindru din platină și iridiu se află pe o suprafață dedesubt, ca un măr pe un cântar de fructe într-un supermarket. Gravitatea împinge această replică a lui Grand K în jos. Dar această forță este echilibrată de un electromagnet care împiedică căderea cilindrului metalic. Concurența aici este între forța gravitațională, care trage kilogramul inițial în jos, și forța electrică, care este generată în bobina de cupru a magnetului. Kilogramul ar fi tensiunea necesară pentru a menține Le Grand K în suspensie.
Pentru a face acest lucru, totuși, oamenii de știință trebuie să măsoare tensiunea aplicată foarte precis și să calculeze influențele externe asupra forței gravitaționale. Este suficient dacă o mașină este parcată lângă laborator sau apa de la un sprinkler de pe proprietatea vecină se scurge în subsol pentru a falsifica rezultatele măsurătorilor.
Metoda Avogadro, care a fost cercetată la Braunschweig PTB, printre altele, pare mai simplă. În cele din urmă, kilogramul ar putea fi determinat din numărul de atomi ai unui anumit material. Pentru a face acest lucru, tehnicienii trebuie să poată număra micii atomi. Prin urmare, utilizați siliciu pur 28, a cărui structură atomică este foarte uniformă. Oamenii de știință din Braunschweig au folosit acest lucru pentru a crește un cristal din care au tăiat două obiecte și le-au adus unui expert din Australia. A făcut din el bile, care sunt mai potrivite pentru procedura ulterioară decât, de exemplu, un cub. Marginile sale s-ar rupe cu fiecare contact și s-ar pierde multe miliarde de atomi.
Mingea perfectă
Un tehnician a măcinat, lustruit și frezat această bilă în cel mai neted obiect vreodată - mai ales manual, deoarece mașinile au prea puțină senzație pentru această muncă. Masa nu trebuie să scadă în niciun caz sub un kilogram, caz în care cercetătorii ar trebui să producă o nouă bucată de siliciu pur într-un proces laborios. Doar câteva nanometri ar putea fi îndepărtate pe săptămână. Rezultatul este o sferă aproape perfectă: dacă ar fi la fel de mare ca pământul, cele mai înalte cote ale sferei lustruite, cauzate de impurități, ar ieși doar la câțiva metri. Trebuie să fie suficient de netedă pentru a putea determina numărul de atomi și deci kilogramul exact.
Cu această sferă, metrologii ar avea un kilogram clar definit, dar ar trebui să cadă pe un model original. Metoda de echilibru Watt, pe de altă parte, poate fi repetată oricând și oriunde, dar nu este teoretic fiabilă și extrem de complicată pentru a configura experimentul. Oamenii de știință care participă la conferința generală nu caută o confruntare; ar putea fi atins un compromis - un fel de valoare medie a rezultatelor ambelor experimente. Până la finalizarea lucrărilor, numeroși oameni de știință vor avea încă multe cercetări de făcut. Dar de ce tot efortul? În supermarket, nu contează dacă cele două kilograme de banane cântăresc cu 50 micrograme mai mult sau mai puțin.
Pe de o parte, metrologii vor să găsească o soluție elegantă din punct de vedere fizic și matematic. În plus, este încă imposibil să se prevadă ce aplicații ar fi posibile cu o determinare exactă a kilogramului. Așa a fost și cazul redefinirii celui de-al doilea la sfârșitul anilor 1960. În acel moment, nimeni nu bănuia că acuratețea câtorva miliarde de secundă va deveni importantă pentru navigația prin satelit prin GPS. Dacă măsurarea este inexactă chiar și cu o fracțiune de secundă, dispozitivul de navigație nu trimite șoferul nepăsător pe următoarea stradă din dreapta, ci l-ar prăbuși în peretele clădirii la 300 de metri în fața ei.