Sferă de siliciu ca nou kilogram original - numărarea atomică ca primul pas către o nouă definiție
Numărarea atomică ca prim pas spre redefinire
Oamenii de știință sunt pe cale să redefinească kilogramul. În viitor, o minge din siliciu pur ar putea înlocui kilogramul original de platină fabricat în 1889, care anterior era considerat „măsura tuturor lucrurilor”. Pentru a putea număra cu precizie numărul de atomi conținuți în noua sferă, acum s-au făcut marcaje laser pe suprafața sa.
Kilogramul original, fabricat în 1889 dintr-un aliaj de platină și acum depozitat într-o seif de lângă Paris, din motive inexplicabile, își pierde cu greu greutatea, dar o face. Prin urmare, un nou kilogram original urmează să fie creat dintr-o bilă din siliciu pur.
Atomii se numără în lumina cu raze X.
Noua sferă are un diametru de 9,36 cm și este la fel de impecabilă și netedă ca nici una înainte. Este format din 99,99% din izotopul de siliciu-28 și structura sa cristalină este aproape perfectă. În plus, este cât de rotundă poate fi o minge. Dacă măsurați raza de la centrul sferei la suprafață în diferite puncte, abaterea nu este nicăieri mai mare de 30 de nanometri (30 de milionimi de milimetru). Dacă pământul ar fi la fel de neted ca această sferă, cel mai înalt punct de pe pământ, Muntele Everest, ar avea doar 1,82 m înălțime.
Pentru a crea kilo-sfera perfectă, atomii sferei sunt numărați într-un dispozitiv de măsurare cu ajutorul luminii cu raze X. Deoarece se cunoaște numărul exact de atomi de siliciu dintr-un kilogram, numărarea atomilor poate determina acuratețea unui nou kilogram original. Pentru aceasta, însă, este necesar ca bila să fie aliniată cu precizie în cadrul dispozitivelor de măsurare utilizate.
Marcajele laser ca ajutor de numărare
Ca ajutor de reglare, orientarea cristalului sferei trebuie făcută vizibilă la suprafață - și cu cea mai mică schimbare posibilă în sfera de testare izotop pură și foarte precis lustruită. Pentru a marca mingea fără nicio pierdere în greutate măsurabilă, aceasta este structurată cu un laser. Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) a fost selectat împreună cu Micreon GmbH, Hanovra ca partener pentru marcarea sferei.
Structurarea laserului cu ajutorul unui laser femtosecund generează centre de împrăștiere superficiale care sunt ușor vizibile cu ochiul liber chiar și la adâncimile medii de ablație cele mai mici de câteva zeci de nanometri. Buna vizibilitate este sporită de structurile de undă care lasă lumina să apară în culorile curcubeului caracteristice. O sferă prototip a fost recent furnizată cu succes cu trei mărci. O a doua minge cu o puritate chiar mai mare și toleranțe de volum chiar mai strânse va fi, de asemenea, marcată cu un laser de către LZH și Micreon în viitorul apropiat.
Înființare oficială 2011
Este dificil de prezis ce consecințe va avea introducerea unei unități de masă foarte precise. Redefinirea celei de-a doua la sfârșitul anilor șaizeci arată că aceasta poate avea consecințe de anvergură: pe atunci, nimeni nu-și putea imagina ce ar fi nevoie vreodată de o unitate de timp în lumea reală care ar putea fi determinată cu precizie la câteva miliarde de fracțiune. Astăzi, sistemul larg de poziționare globală (GPS) ar fi de neconceput fără această definiție.