(168) Проблемы эталонного килограмма

Килограмм заменят его определением
24 января 2011 года, 16:20

Майкл Сток (Michael Stock), сотрудник Международного бюро мер и весов (фр. Bureau International des Poids et Mesures) в Париже, Франция, предложил новое определение эталона килограмма, основанное на связи между массой и постоянной Планка – фундаментальной единицей измерения в квантовой физике, сообщает Daily Mail. О необходимости менять определение килограмма доктор Сток рассказал вчера на заседании Королевского научного общества (Royal Society), Лондон, Великобритания. Вероятнее всего, новое определение будет введено на Генеральной конференции по мерам и весам (General Conference on Weights and Measures), которая пройдет в Париже в 2015 году.

Необходимость пересмотреть определение килограмма назрела, когда стало известно, что эталон килограмма, который с 1879 года хранится в Палате мер и весов, теряет свой вес. При очередном контрольном взвешивании выяснилось, что эталон килограмма уменьшился на 50 мкг. По мнению специалистов в области метрологии, это может серьёзно исказить результаты сложных научных вычислений: от величины эталона массы зависят многие постоянные и производные системы измерений.

Пока эталоном килограмма служит цилиндр, сделанный из сплава из платины и иридия, диаметром и высотой 38 мм. Он хранится в г. Севре неподалеку от Парижа в темном закрытом помещении под тремя герметичными стеклянными колпаками, которые, в свою очередь, стоят в сейфе. Его достают оттуда крайне редко – либо для проверки, либо для изготовления копии. Эталон запрещено мыть, полировать и даже лишний раз притрагиваться к нему – все это может повлиять на его вес. Пока неясно, почему, несмотря на все предосторожности, эталон все-таки стал легче. Основная версия состоит в том, что из цилиндра испарился газ, случайно попавший в сплав во время изготовления эталона.
Одни ученые предлагали заменить нынешний эталон новым, с правильным весом, другие выступили с предложением не привязываться к определенному объекту и вместо этого ввести определение килограмма. Уже было предложено несколько определений: в 2007 году физики Рональд Фокс (Ronald Fox) и математик Теодор Хилл (Theodore Hill) предлагали определить килограмм как ровно 18x140744813 (50184508190229061679538) атомов углерода-12. В прошлом году было высказано предложение учесть в этом качестве массу куба из атомов изотопа углерода-12, грань которого составляет 8,11 см. Также предлагалось использовать в качестве эталона килограмма тело, эквивалентная энергия которого соответствует энергии такого числа протонов, суммарная частота колебаний которых равна 2997924582/66260693) х 104 Гц.

Эта копия эталона была доставлена в Германию в 1949 с официальной массой 1 кг + 81 мкг. Как и все остальные копии она хранится под двумя стеклянными колпаками. Тем не менее уже по прошествии 40 лет ее масса увеличилась на 31 мкг.

Национальный прототип килограмма Великобритании в защитном корпусе, 18-я копия международного прототипа.

Испанцы создали самые чувствительные весы

Испанские физики создали самые чувствительные на сегодняшний момент весы - они способны измерять массу с точностью 1,7 йоктограмма (1 йоктограмм равен 10-24 грамма). Статья ученых появилась в Nature Nanotechnology.
Весы представляют собой углеродные нанотрубки длиной примерно 150 нанометров и диаметром 1,7 нанометра, помещенные в вакуумную камеру. На поверхность трубок помещают объект, массу которого надо измерить - обычно молекулу или атом, - после чего вся установка охлаждается до низкой температуры (4 кельвина).
Затем на трубки подается электрический ток определенной частоты и замеряется частота ее отклика. Зная ее, ученые вычисляют массу объекта на поверхности. Используя установку, ученые смогли измерить массу атома ксенона и молекулы нафталина с точностью до массы протона, которая как раз и равна примерно 1,7 йоктограмма.
Ученые говорят, что используемая методика не является новой - ученые и ранее использовали такую схему для работы. Вместе с тем, исследователи подчеркивают, что им удалось значительно увеличить точность таких весов - до них удавалось достигать точности порядка 100 йоктограмм.
По словам специалистов, которые приводит New Scientist, главное препятствие перед новой технологией - отработка технологии, чтобы подобные измерения стали рутиной. Что касается областей применения, то такого рода весы могут использоваться для распознания молекул различных соединений, отличных на несколько протонов.

Еще читать - http://masterok.livejournal.com/2388628.html?thread=41608084