Problem naukowców, kilogram traci na
wadze
środa, 2 luty 2011 14:16 KLe / Deutsche Welle
Przechowywany w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w Sevres pod Paryżem wzorzec
kilograma stracił na wadze. Niewiele, bo mniej niż waży ziarnko piasku, ale naukowcy
mają z tym poważny problem - informuje Deutsche Welle.
Obecny wzorzec kilograma nie zmienił się od 1889 roku: jest nim wykonany ze stopu platyny (90
proc.) z irydem (10 proc.) cylinder o tej samej, wynoszącej dokładnie 39 milimetrów, średnicy i
wysokości. Dla lepszej ochrony przechowuje się go pod potrójnym, szklanym kloszem, ale te środki
ostrożności nie zapobiegły niechcianemu "odchudzeniu" cylindra o około pięćdziesięciu
mikrogramów.
Jak stracić na wadze?
Nad tym pytaniem zastanawiają się codziennie miliony ludzi na całym świecie i niemała rzesza
dietetyków, oferującym im kolejne diety-cud. Naukowców metrologów dręczy tymczasem inne
pytanie: jak to się stało, że międzynarodowy wzorzec kilograma stracił nieznacznie na wadze? Na
razie nikt nie potrafi tego wyjaśnić.
Michael Mecke z Federalnego Urzędu Fizyczno-Technicznego z Brunszwiku przypuszcza, że stało się
tak wskutek powolnego uwalniania się spod kloszy gazów, lub mikroskopijnych zanieczyszczeń w
stopie, z którego wykonano wzorcowy cylinder. Tak czy siak, najpóz
niej do roku 2015, w którym w
Paryżu odbędzie się następna Międzynarodowa Konferencja Miar i Wag, trzeba będzie opracować
nowe pojęcie masy, oparte nie na obiekcie fizycznym, lecz na liczbie atomów wybranego
pierwiastka, którym będzie krzem.
Warto w tym miejscu przypomnieć, że kilogram jest już ostatnią z siedmiu jednostek
podstawowych układu SI, opartą na obiektach naturalnych. Pozostałych sześć: metr, sekunda,
amper, stopień Kelvina, mol i kandela można dziś określić w warunkach laboratoryjnych i nie
wymagają one żadnych wzorców materialnych.
Dlaczego krzem?
Pomysł, aby w ten sam sposób zdefiniować na nowo jednostkę masy, pojawił się już przed laty, ale
dopiero po uruchomieniu międzynarodowego projektu badawczego, pilotowanego przez
wspomniany wyżej Federalny Urząd Fizyczno-Techniczny (PTB) w Brunszwiku, nabrał on realnych
kształtów.
W tym przypadku przyszły wzorzec kilograma będzie miał kształt kuli z izotopu krzemu, której
średnica będzie tak dobrana, aby liczba atomów krzemu odpowiadała stałej Avogadra. Trudności
wiążą się z dokładnym policzeniem liczby tych atomów. Na razie uzyskano dokładność wynoszącą
do trzydziestu sztuk na miliard, ale to za mało.
Potrzebna jest dokładność rzędu przynajmniej ośmiu sztuk na miliard, albo jeszcze wyższa.
Naukowcy z Brunszwiku są zdania, że leży to w zasięgu ich możliwości, bo technologię obróbki
krzemu opanowano już w stopniu pozwalającym hodować laborytoryjnie czyste monokryształy
krzemu o ustalonych z góry wymiarach.
Do tego czasu będziemy zmuszeni posługiwać się sędziwym, bo liczącym 122 lata cylindrem z
Sevres.
Hannah Fuchs / Andrzej Pawlak
Małgorzata Matzke