Prototaip antarabangsa (standard) kilogram disimpan di Biro Timbangan dan Ukuran Antarabangsa (terletak di Sèvres berhampiran Paris) dan berdiameter 39,17 mm dengan diameter dan tinggi yang diperbuat daripada aloi platinum-iridium (90% platinum, 10% iridium). Pada asalnya, satu kilogram ditakrifkan sebagai jisim satu desimeter padu (liter) air tulen pada suhu 4 ° C dan tekanan atmosfera standard di permukaan laut.
Jadi mengapa ia menjadi lebih berat?
Dengan menggunakan teknologi penginderaan Theta yang unik, Prof Peter Cumpson dan Dr. Naoko Sano dari University of Newcastle menganalisis permukaan standard dan menentukan bahawa Kilogram Prototaip Antarabangsa (Standard) mengukur pencemaran hidrokarbon di permukaannya. Penyelidikan mereka menunjukkan bahawa Prototaip Antarabangsa (Standard) Kilogram mungkin telah memperoleh puluhan mikrogram secara besar-besaran sejak standard diperkenalkan pada tahun 1875. Tetapi kerana ini adalah satu kilogram yang mesti dipadankan oleh semua kilogram di dunia, dalam pengertian teoritis sekurang-kurangnya semua kilogram juga akan lebih berat secara teknis.
Walaupun peningkatan dalam referensi kilogram oleh puluhan mikrogram mungkin tampak tidak signifikan, Peter Cumpson berpendapat bahawa apa-apa perbezaan antara Prototaip Antarabangsa (Rujukan) untuk kilogram dan penirunya dapat bermasalah. "Terdapat kes perdagangan antarabangsa dengan bahan bernilai tinggi - di mana setiap mikrogram terakhir mesti dipertanggungjawabkan." Hidrokarbon terkumpul dapat dikeluarkan dengan terdedah kepada campuran sinar ultraviolet dan ozon.
Situasi ini diperumit oleh fakta bahawa di dunia terdapat 39 salinan kilogram rujukan yang paling tepat yang disimpan di Paris, yang pada satu masa dihantar ke berbagai negara di dunia untuk mengekalkan sistem pengukuran dan berat yang disatukan. Sekarang, menurut sejumlah saintis, mereka mulai berbeza antara satu sama lain dari segi berat badan kerana keadaan iklim dan keadaan lain yang terdapat di berbagai bahagian planet ini.
"Perindustrian yang berlaku di dunia dan sifat fungsi masyarakat moden telah menyebabkan fakta bahawa permukaan kilogram rujukan memperoleh plak dalam bentuk zarah tambahan," kata sebuah pasukan penyelidik dari University of Newcastle. - Sistem berat standard dunia kini berada di bawah ancaman menimbulkan kekacauan di dalamnya. Kami merasa ngeri ketika melihat bahawa zarah merkuri telah terkumpul di permukaan salah satu daripada 40 kilogram rujukan yang disimpan di UK,”kata pengurus projek, Profesor Peter Campson.
Video promosi:
Menurut maklumat yang diterima oleh penerbitan itu, persoalan bagaimana melakukan "pembersihan debu" khas dari semua 40 kilogram rujukan untuk mengembalikannya ke satu berat sekarang sedang dibahas.
Pada persidangan Royal Society of Science di London pada 24-25 Januari, Richard Davis, bekas ketua bahagian massa Biro Timbang dan Ukuran Antarabangsa (terletak di bandar Sèvres berhampiran Paris), mengusulkan untuk melembutkan definisi. Sebagai langkah sementara sebelum mentakrifkan semula "kilogram jisim", dia mencadangkan rata-rata jumlah yang dipertikaikan. Oleh itu, jika hasil dua eksperimen yang berlainan jenis dalam menentukan jisim tidak begitu setuju, maka hasilnya rata-rata, dan nilai yang dihasilkan harus dinyatakan sebagai standard baru, mengutip cadangan dari saintis Nature News.
Namun, rancangan ini mempunyai banyak lawan. "Keputusan untuk hanya mengira dua hasil yang tidak konsisten akan betul secara matematik, tetapi ini bukan pendekatan saintifik," kata Michael Hart, seorang ahli fizik di University of Manchester.
Rata-rata penyokong melihatnya sebagai jalan ke hadapan. “Sebaik-baiknya, kami ingin mencapai penumpuan pengukuran yang sempurna. Tetapi jika itu tidak berjaya, anda perlu menggunakan pendekatan matematik,”kata Terry Quinn, mantan pengarah Biro Timbangan dan Ukuran Antarabangsa. Dia menekankan bahawa perbezaan yang dimaksudkan terlalu kecil untuk menimbulkan masalah yang nyata bagi penerapan ukuran praktikal.
Perbezaan ini adalah masalah serius dalam jangka panjang, kerana tidak dapat dinilai apakah salinannya semakin berat atau, sebaliknya, rujukannya lebih ringan.
Oleh itu, para saintis telah lama merancang untuk mengganti piawai "bahan" kilogram, menyatakannya dalam bentuk pemalar fizik yang tidak berubah, yang ditentukan dengan ketepatan yang tinggi dan tidak berubah. Sekiranya ini berjaya, jisim kilogram akan menjadi tidak berubah seperti hukum alam semesta.
Para saintis menggunakan dua pendekatan untuk mencari ungkapan yang tepat untuk kilogram: pada yang pertama, jisim kilogram ditentukan menggunakan medan elektrik dan magnet, dan pada yang kedua, mereka cuba menyatakannya dari segi pemalar Planck, salah satu kuantiti asas mekanik kuantum.
Kaedah kedua melibatkan pengiraan semula jumlah atom secara langsung dalam silikon silikon kristal. Hasil ini membolehkan kilogram ditakrifkan semula dari segi pemalar Avogadro, yang merupakan bilangan molekul per mol bahan dan, sebenarnya, menghubungkan jisim atom suatu unsur dengan jisim badan makroskopik.
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, pengukuran dengan kedua-dua kaedah telah dilakukan dengan ketepatan 30 ppb - ini adalah had ukuran paling tepat bagi jisim silinder platinum-iridium. Walau bagaimanapun, hasil dua jenis eksperimen berbeza sebanyak 175 bilion saham - ini jauh lebih wajar dari sudut metodologi.
Ini tidak memungkinkan untuk mentakrifkan semula ukuran kilogram secara rasmi, kerana alasan perbezaan tersebut tidak jelas dan belum dapat dihapuskan. Itulah sebabnya cadangan dikemukakan mengenai rata-rata dasar dari dua pengiraan dan definisi semula matematik kilogram.
Tugas mentakrifkan semula standard jisim menjadi semakin akut dari masa ke masa. Semakin lama kita menunggu dan berunding, semakin besar jurang antara standard asal dan replika. Maka kita tidak akan dapat bersetuju sama sekali mengenai jisim apa yang harus dianggap sebagai rujukan. Situasinya kelihatan hampir gila,”akui Quinn.
Sejauh ini, saintis bersetuju bahawa atom silikon sangat sesuai untuk projek ini kerana kestabilannya. Dalam keadaan standard, ia hampir tidak pernah musnah, dan semua kerosakan dapat dikira dengan mudah. "Kami ingin mentakrifkan semula satu kilogram berdasarkan jisim atom, kami ingin menghitung atom dalam satu kilogram kristal tertentu," kata Profesor Peter Becker "Kami mengukur isipadu sfera dan isipadu atom silikon, dan apabila anda membahagikan silikon sfera dengan isipadu atom, anda akan mendapat jumlah atom - semuanya sangat sederhana ". Para saintis dari banyak negara, termasuk Rusia, mengambil bahagian dalam pembuatan standard tersebut. 2 juta euro dibelanjakan untuk pembuatan silikon, dan ia dibuat selama hampir 5 tahun. Menurut pengurus projek, ahli fizik telah mengira berapa atom silikon dalam satu kg dan mula "berkumpul"walaupun piawaian ini tidak akan tepat, kerana sejauh ini para saintis tidak dapat "mengumpulkan" standard dalam arti literal atom.
Persatuan pengeluaran "Loji Elektrokimia" di Zelenogorsk Wilayah Krasnoyarsk akan membekalkan bahan mentah untuk mewujudkan standard antarabangsa baru untuk kilogram - bola ideal yang diperbuat daripada satu kristal isotop silikon-28, kata perkhidmatan akhbar syarikat itu kepada Interfax.
Piawaian akan dibuat dalam bentuk bola ideal dari satu kristal isotop silikon-28.
Kristal itu akan ditanam di Institut Pertumbuhan Kristal Jerman dari silikon polikristalin yang diperoleh di Institut Kimia Bahan-Bahan Kemurnian Tinggi di Nizhny Novgorod. Bahan mentah awal untuk standard - tetrafluorida silikon - dibekalkan oleh Zelenogorsk ECP.
