A szilícium gömb mint új eredeti kilogramm - az atomszámolás az első lépés egy új meghatározás felé
Az atomszámlálás az újrafogalmazás első lépése
A tudósok jó úton vannak a kilogramm újradefiniálásához. A tiszta szilíciumból készült gömb a jövőben felválthatja az eredeti, 1889-ben gyártott platina kilogrammot, amelyet korábban „minden mértékének” tekintettek. Annak érdekében, hogy pontosan meg lehessen számolni az új szférában található atomok számát, a felületén most lézeres jelöléseket végeztek.
Az eredeti kilogramm, amelyet 1889-ben készítettek platinaötvözetből, és amelyet most Párizs közelében található boltozatban tárolnak, megmagyarázhatatlan okokból, alig veszíti el a súlyát, de mégis. Ezért a tiszta szilíciumból készült golyóból új eredeti kilogrammot kell létrehozni.
Az atomok röntgensugarakban számítanak
Az új gömb átmérője 9,36 cm, éppoly hibátlan és sima, mint előtte. A szilícium-28 izotóp 99,99 százalékából áll, és kristályszerkezete szinte tökéletes. Ezenkívül olyan kerek, amennyire egy labda lehet. Ha a gömb középpontjától a felületig különböző pontokon méri a sugarat, akkor az eltérés sehol sem nagyobb, mint 30 nanométer (30 millimásod milliméter). Ha a föld ugyanolyan sima lenne, mint ez a gömb, akkor a föld legmagasabb pontja, a Mount Everest csak 1,82 m magas lenne.
A tökéletes kiló gömb megalkotásához a gömb atomjait mérőeszközben számlálják meg röntgensugár segítségével. Mivel a szilícium atomok pontos száma kilogrammban ismert, az atomszámlálás meghatározhatja az új eredeti kilogramm pontosságát. Ehhez azonban szükséges, hogy a golyó pontosan illeszkedjen a használt mérőeszközökbe.
Lézeres jelölések mint számláló segédeszköz
Beállítási segédletként a gömb kristályos orientációját láthatóvá kell tenni a felületen - és ezt a lehető legkevesebb változással az izotóptiszta és nagyon pontosan csiszolt tesztgömbön. Annak érdekében, hogy a golyót mérhető súlycsökkenés nélkül jelöljék meg, lézerrel van felépítve. A Laser Zentrum Hannover e.V.-t (LZH) a Micreon GmbH-val (Hanover) együtt választották ki a gömb jelölésének partnereként.
A femtoszekundumos lézerrel történő lézeres strukturálás olyan felszínes szóródási központokat hoz létre, amelyek szabad szemmel is jól láthatók, még a legkisebb átlagos ablációs mélységben, néhány tíz nanométerben is. A jó láthatóságot olyan hullámszerkezetek javítják, amelyek lehetővé teszik a fénynek a jellegzetes szivárványszínekben való megjelenését. A prototípus gömböt nemrégiben sikeresen ellátták három jelzéssel. A LZH és a Micreon a közeljövőben egy második, még nagyobb tisztaságú és még szigorúbb térfogattűréssel rendelkező golyót is lézerrel jelöl.
Hivatalos letelepedés 2011-ben
Nehéz megjósolni, hogy milyen következményekkel jár egy nagyon pontos tömegegység bevezetése. A második meghatározása a hatvanas évek végén azt mutatja, hogy ennek messzemenő következményei lehetnek: Akkor még senki sem tudta elképzelni, hogy a valós világban valaha milyen időegységre lesz szükség, amelyet pontosan meghatározhatunk néhány milliárdos töredékig. Ma a széles körben elterjedt globális helymeghatározó rendszer (GPS) elképzelhetetlen lenne e meghatározás nélkül.