Doskonałe kule zdefiniują kilogram?
Podczas ubiegłotygodniowej konferencji SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation specjaliści zachwycali się najbardziej idealnymi kulami znanymi człowiekowi. Dwie takie krzemowe kule zostały wykonane przez Australian Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO). Posłużą one do ponownego zdefiniowania kilograma.
Obecnie wzorzec kilograma jest jedyną miarą, która ma swój odpowiednik tylko i wyłącznie w fizycznym obiekcie. Taka metoda definiowania jest jednak daleka od doskonałości. Pierwotny wzorzec zmienia swoją wagę, a każda z jego kopii wykazuje jeszcze inne wahania wagi.
Dlatego też postanowiono, że w 2011 roku Międzynarodowy Komitet Miar i Wag przygotuje nową definicję kilograma. Ma się ona opierać na liczbie atomów krzemu. Jednak, by sprawdzić, ile atomów krzemu mieści się w jednym kilogramie, trzeba je policzyć używając konkretnego obiektu. Stąd też pomysł wyprodukowania idealnych kul.
Było to prawdziwie międzynarodowe przedsięwzięcie. Najpierw w Rosji oczyszczano krzem w centryfugach używanych za czasów ZSRR do oczyszczania uranu. Wirówki oddzielały od siebie poszczególne izotopy krzemu, dzięki czemu uzyskano wyjątkowo czysty krzem-28. Z Rosji materiał trafił do niemieckiego narodowego instytutu metrologicznego, gdzie próbowano z niego utworzyć gigantyczny kryształ. Po sześciu próbach w końcu się udało. Kryształ przecięto na dwa 5-kilogramowe kawałki i dostarczono do CSIRO. Australijskie Centrum Optyki Precyzyjnej poprosiło o pomoc emerytowanego inżyniera Achima Leistnera, który przez kilkadziesiąt lat zajmował się tworzeniem precyzyjnych kul. Po zakończeniu pracy nad kulami krzemowymi Leistner stwierdził, że to jego najlepsze dzieła.
Precyzja prac rzeczywiście zadziwia. Średnica każdej z kul wynosi 93,75 milimetra, a ich waga odpowiada australijskiemu wzorcowi kilograma. Nierówności na powierzchni kul nie przekraczają 0,3 nanometra, a odchylenie od idealnej krzywizny wynosi 60-70 nanometrów. Leistner mówi, że gdyby kule powiększyć do wielkości Ziemi, to nierówności na jej powierzchni wynosiłyby 12-15 milimetrów, a odchylenie od idealnej krzywizny to 3-5 metrów.
Teraz przez najbliższych kilka lat naukowcy z Włoch, Belgii, Japonii i USA będą liczyli atomy w każdej z kul. To kolejne trudne zadanie. Uczeni użyją optycznych interferometrów i zmierzą szerokość każdej z kul z 60 000 różnych punktów na jej powierzchni. Z kolei specjaliści od krystalografii będą prześwietlali kule promieniami X, by ustalić odległości dzielące poszczególne atomy. Z tak uzyskanych danych każda z grup naukowców wyliczy liczbę atomów krzemu w kulach.
Najważniejsze, by ich obliczenia się zgadzały. Wówczas będzie można zdefiniować kilogram. Jednak nawet wówczas przyjęcie nowej definicji wcale nie będzie pewne. Niektórzy metrolodzy nie zgadzają się bowiem z takim definiowaniem kilograma.
Ich zdaniem oznacza ono zastąpienie definicji jednego fizycznego obiektu drugim. Proponują oni, by kilogram zdefiniować za pomocą proponowanego przez amerykańskich uczonych z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST), tzw. balansowania wata (watt balance). Umożliwi on zdefiniowanie kilograma w kategoriach pól magnetycznych i sił elektrycznych. Zwolennicy takiego podejścia argumentują, że energię potrafimy mierzyć bardziej precyzyjnie niż właściwości fizyczne. Problem w tym, że dotychczas metoda balansowania wata daje dwa różne wyniki.
Komentarze (36)
MrVocabulary (WhizzKid), 1 lipca 2008, 14:57
Panie Mariuszu! Commonwe_A_lth!
Mariusz Błoński, 1 lipca 2008, 15:54
Oczywiście, że tak. Przepraszam za literówkę i dziękuję za zwrócenie uwagi.
waldi888231200, 1 lipca 2008, 18:39
Czyli dowolny kamień o średnicy 10 cm waży więcej niż kilogram.
Wzorcem może być 5zł waży chyba 5 gramów, a złotówka 2 gramy. 8)
wilk, 1 lipca 2008, 21:17
No może być wzorcem, ale chyba dla ubogich.
Istotna jest precyzja.
waldi888231200, 2 lipca 2008, 08:48
Widziałeś choć ten wzorzec?? a piątkę masz w kieszeni. 8)
wilk, 2 lipca 2008, 10:49
Czyli wracasz do czasów kupców, gdzie każdy miał swoje wersje wzorców masy?
Sęk w tym, że wzorzeć ma być uniwersalny, precyzyjny, powtarzalny i identyczny. Monety ulegają zużyciu, są tłoczone z wyznaczoną, a nie jak najlepszą precyzją. Jako model referencyjny użyteczność mają żadną.
mikroos, 2 lipca 2008, 10:53
Taki jesteś mądry? To spróbuj wziąć sto pięciozłotówek i na podstawie ich masy wyznaczyć tonę. Być może wtedy zrozumiesz, o czym mowa.
waldi888231200, 2 lipca 2008, 17:37
Jakoś karat (waga nasionka) przetrwał i ma sie dobrze. 8)
waldi888231200, 2 lipca 2008, 17:38
,,Jak taki mądry jesteś'' to pewnie słyszałeś o mechanicznych wagach mnożacych. 8)
wilk, 2 lipca 2008, 17:52
Po części tak, ale kiedyś karat równy wadze nasionka miał masę ok. 0,2g (nasiono nasieniu nierówne) - teraz dokładnie 0,2g. Równie dobrze można ważyć kokosami, ale przy profesjonalnych i pewnych pomiarach nie będzie to wiarygodne. Poza tym pozwolę sobie przypomnieć, że w artykule chodzi o wzorzec referencyjny.
waldi888231200, 2 lipca 2008, 18:20
Przez nowoczesne zdefiniowanie wzorca w oderwaniu od fizycznej rzeczywistości traci on sens (jest niezrozumiały) np: sekunda to część średniej doby (a nie ileś tam tyknięć cezu) , metr to cześć jakaś tam południka ziemskiego , stare jednostki były logicznie zdefiniowane - nowe tylko zaciemniają prostotę i logikę nauki.
mikroos, 2 lipca 2008, 19:40
Ale karat jest obecnie zdefiniowany jasno jako 0,2 grama.
I co z tego, jak każda pięciozłotówka ma inna masę i pomnożenie jej masy przez kilkaset tysięcy, by uzyskać tonę, da bardzo rożne wyniki?
Pierwotne definicje jednostek wcale nie musza być oczywiste, za to precyzyjne - jak najbardziej. Prostych i logicznych jednostek możemy używać na codzień, ale powinny byc na tyle precyzyjnie zdefiniowane, by sekunda w każdym rejonie świata znaczyła dokładnie tyle samo. Dokładnie na tej samej zasadzie my, laicy, czytamy Kopalnię Wiedzy jako źródło przystępnych informacji, ale specjaliści muszą sięgać do prasy naukowej. W innym wypadku wrócimy do pojęcia łokcia i każdy będzie miał przedramię innej dlugości, więc łokieć będzie bardzo, bardzo względny. To jest dopiero zaciemnianie logiki.
waldi888231200, 2 lipca 2008, 21:09
Po mszy w niedzielę pierwszych dwunastu mężczyzn mierzyło łokieć i ustalano , wzorzeć .
Tak wzorzec był w każdej zapadłej wsinie a życie toczyło sie dalej.
Zawsze mów za siebie. 8)
mikroos, 2 lipca 2008, 22:40
A potem okazywało się, że w kolejnej wsi ten sam wzorzec był kompletnie inny.
Proponuję wprowadzić nowe jednostki SI: "trochę", "nieco" i "dużo". Wtedy na pewno będzie naukowo, konkretnie i wszyscy będą wszystkich rozumieli.
waldi888231200, 2 lipca 2008, 23:23
Zaden atom cezu nie liczy swoich przeskoków, ale precesja odlicza czas nieubłaganie.
Skup się na swoim życiu bo ono wzorca nie ma. 8)
mikroos, 2 lipca 2008, 23:26
To może ty zajmij się swoim życiem i przestań wreszcie zatruwać moje.
dirtymesucker, 3 lipca 2008, 07:10
ktoś prosi się chyba o nową xywę na forum
mikroos, 3 lipca 2008, 09:00
No proszę - uderz w stół, a nożyce zawsze się odezwą
Hau hau!
wilk, 3 lipca 2008, 14:41
No zgadzam się, że są trudniejsze od ogarnięcia i "namacania" przez pierwszego lepszego zapytanego na ulicy przechodnia. Ale powiedz szczerze, co Ci po tym, że metr to część południka (paryskiego)? I nie zaciemniają prostoty i logiki nauki, bo dzięki nowym metodom wyznaczania odwołują się do jak najbardziej elementarnych podstaw fizyki, przez co osiągają uniwersalny wymiar nie tylko w skali Ziemi, zaś precyzją bezdyskusyjnie biją na głowę np. wspomnianych dwunastu mężczyzn.
waldi888231200, 3 lipca 2008, 18:19
Wszystkie odkrycia były dokonywane wg. starych jednostek ustalonych przez odkrywców i były jedynymi słusznymi (ich PM jest złączone z nimi) zmieniając jednostki tracimy ich dziedzictwo
i zaczynamy od nowa (jak drzewo z podciętymi gałęziami - odrosną ale nie będzie to drzewo tylko odratowany dziwoląg). A teraz kolejna zmiana (kolejne podcięcie) w stronę jeszcze większej nieweryfikowalnej w praktyce abstrakcji. 8)
mikroos, 3 lipca 2008, 18:49
Taa, dziewictwo też w ten sposób tracimy? Wymyśl coś na poziomie.
waldi888231200, 3 lipca 2008, 19:00
Porozmawiaj z mamą. 8)
mikroos, 3 lipca 2008, 19:02
Licz się ze słowami i uważaj, jakie tematy poruszasz.
waldi888231200, 3 lipca 2008, 20:30
O dziewictwo ci chodzi - to ty go poruszyłeś. 8)