A kiló lefogy - Berliner Morgenpost
Egy könnyű csap elegendő a föld összes arany- vagy szénkészletének súlyának csökkentéséhez. Ehhez azonban be kell menni a Bureau International des Poids et Mesures Párizs melletti pincéjébe, és röviden meg kell érintenie a "Le Grand K" -t, amelyet üvegborítók védenek - az az eredeti kilogramm, amely több mint 120 éve van ott, és amelyen a A világszerte mért összes tárgy súlya.
A súly növekedése jó lenne a 3,9 centiméter magas hengernek az ujján lévő zsírfólián keresztül, mivel az elmúlt 100 évben körülbelül 50 mikrogrammot veszített. A mérést végző metrológusok számára ez nem elfogadható.
Ezért a világ minden tájáról érkező szakértők a jövő héten Párizsban, a 24. súly- és mértékkonferencián vitatják meg, hogyan határozzák meg a kilogrammot a jövőben. A hat másik alapegység, beleértve az áram erősségét, mérőjét és anyagmennyiségét, végül megváltoztathatatlan természetes állandókra vagy az atomok tulajdonságaira vezethető vissza. A másodikat például a 133 cézium atom bizonyos tulajdonságai határozzák meg. Ez azt jelenti, hogy az értékek meghatározása a megfelelő technikai eszközökkel bármely laboratóriumban világszerte reprodukálható.
A technikusoknak csak valós tárgyat kell használniuk a mérleg kalibrálásához. Definíció szerint egy tárgy súlya egy kilogramm, ha pontosan olyan nehéz, mint az eredeti kilogramm. Az olyan metrológiai intézeteknek, mint például a Braunschweigben található Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Párizsba kell utazniuk, hogy nemzeti prototípusaikat mérjék össze. Kiderült, hogy az egész világon tárolt összehasonlító objektumok most nehezebbek, mint Le Grand K. Nem valószínű, hogy a prototípusok növekedtek volna. Tehát az eredeti kilogramm valószínűleg csökkent - már csak egy porszem tömegével is.
A technikusok nem vizsgálhatják az eredeti modellt, amely 90 százalékban platinát és 10 százalék irídiumot tartalmaz. Ezért csak találgatni tudnak a fogyás okairól. Előfordulhat, hogy a hengerbe szorult hidrogén most elpárolog. Vagy néhány atom elveszett az alkohollal végzett tisztítás és az azt követő gőzfürdő során.
A szakemberek a következő héten két módszert fognak megvitatni a kilogramm újraszámításához: a Watt-mérleg és az Avogadro-kísérlet. A Watt-mérleg módszerével a kutatók az elektromos és a mechanikai mennyiségek kapcsolatának felhasználásával kívánják megállapítani a tömeget. Ehhez a projektben részt vevő kutatók egy nagy kijelzőt telepítettek az amerikai Maryland-i laboratórium egyik magas szobájába. Platina és irídiumból készült henger fekszik az alatta lévő felületen, akár egy alma a gyümölcsskálán a szupermarketben. A gravitáció lenyomja a Grand K ezt a másolatát. De ezt az erőt egy olyan elektromágnes egyensúlyozza ki, amely megakadályozza a fémhenger leesését. A verseny itt a gravitációs erő, amely lehúzza az eredeti kilogrammot, és az elektromos erő között, amely a mágnes réz tekercsében keletkezik. A kilogramm megfelel a Le Grand K felfüggesztésében tartáshoz szükséges feszültségnek.
Ehhez azonban a tudósoknak nagyon pontosan meg kell mérniük az alkalmazott feszültséget, és ki kell számolniuk a gravitációs erő külső hatásait. Elég, ha egy autó parkol a laboratórium közelében, vagy a szomszédos ingatlanon lévő sprinkler vize beszivárog az altalajba, hogy meghamisítsa a mérési eredményeket.
Az Avogadro-módszer, amelyet többek között a Braunschweig-i PTB-n is kutattak, egyszerűbbnek tűnik. Végül a kilogramm meghatározható egy bizonyos anyag atomjainak számából. Ehhez a technikusoknak képesnek kell lenniük az apró atomok számlálására. Ezért tiszta 28 szilíciumot használ, amelynek atomszerkezete nagyon egységes. A Braunschweig-i tudósok ezt felhasználva egy kristályt növesztettek, amelyből két tárgyat fűrészeltek és elhoztak egy ausztráliai szakértőhöz. Golyókat készített belőle, amelyek alkalmasabbak a további eljáráshoz, mint például egy kocka. Élei minden érintkezéskor elszakadnak, és sok milliárd atom veszít el.
A tökéletes labda
Egy technikus ezt a gömböt őrölte, csiszolta és őrölte az eddigi legsimább tárgyba - főleg kézzel, mivel a gépek túl kevés érzéssel rendelkeznek ehhez a munkához. A tömeg semmiképpen sem eshet egy kilogramm alá, ebben az esetben a kutatóknak új, tiszta szilíciumdarabot kell előállítaniuk fáradságos folyamat során. Hetente csak néhány nanométert lehetett eltávolítani. Az eredmény egy szinte tökéletes gömb: Ha akkora lenne, mint a föld, a csiszolt gömb szennyeződések által okozott legmagasabb magassága csak néhány méteres lenne. Elég simanak kell lennie ahhoz, hogy pontosan meghatározhassa az atomok számát és így a kilogrammot.
Ezzel a szférával a metrológusoknak egyértelműen meghatározott kilogrammjuk lenne, de vissza kellene esniük egy eredeti modellre. A Watt-egyensúlyi módszert viszont bármikor és bárhol meg lehet ismételni, de elméletileg nem megbízható és rendkívül bonyolult a kísérlet elkészítése. Az általános konferencián résztvevő tudósok nem keresik a leszámolást, kompromisszum lehet - ez mindkét kísérlet eredményének egyfajta átlagos értéke. Amíg a munka nem fejeződik be, számos tudósnak még sok kutatást kell elvégeznie. De miért minden erőfeszítés? A szupermarketben nem mindegy, hogy a két font banán súlya 50 mikrogramm több vagy kevesebb.
A metrológusok egyrészt fizikailag és matematikailag elegáns megoldást akarnak találni. Ezenkívül továbbra sem lehet megjósolni, hogy a kilogramm pontos meghatározásával mely alkalmazások lennének lehetségesek. Így volt ez a hatvanas évek végén a második újradefiniálásával is. Akkor még senki sem sejtette, hogy a néhány milliárdos másodperc pontossága fontossá válik a GPS-n keresztül történő műholdas navigáció szempontjából. Ha a mérés pontatlan a másodperc töredékéig is, a navigációs készülék nem küldi az óvatlan sofőrt a jobb oldali következő utcába, hanem az előtte 300 méterre lévő épület falának ütközik.