Австралийские учёные из Проекта Авогадро достигли очередной вершины, они создали самый круглый в мире объект.
Сделали они это не ради какого-то рекорда или чтоб войти в историю научного мира, а чтобы решить так называемую «проблему килограмма». В отличие от других мер, которые теоретически можно измерить где угодно, благодаря уже известным физическим законам и свойствам, килограмм всё ещё остаётся привязанным к конкретному физическому объекту. Этим объектом является цилиндр из сплава платины и иридия, созданный в 1889 году.
К примеру, «метр» можно определить как дистанцию, проходимую светом за крошечную часть секунды. В свою очередь, «секунда» определена через частоту перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. А пресловутый «Килограмм» до сих пор измеряется как физическая масса образца, хранящегося в безопасном хранилище Парижской палаты Мер и Весов.
По никому неизвестным причинам, масса этого эталонного цилиндра со временем изменяется. Сегодня образец одного килограмма весит меньше, чем после своей выплавки более 100 лет назад. Этот факт подтверждается на основании сравнений с 40 образцами-копиями этого цилиндра, хранящимися в других странах.
Чтобы разобраться с этой проблемой раз и навсегда, ученые из Проекта Авогадро, решили создать эталон килограмма. У них получилась почти идеальная сфера из кремния очень высокой чистоты и стабильности. Вычислив размер и вес сферы, учёные могут определить точное количество атомов кремния в ней, тем самым создав неизменный во времени эталон массы.
Учёные решили придать образцу форму сферы, потому что она лишена углов и краёв, которые со временем могут повредится. К тому же у сферы есть лишь один параметр — диаметр — который необходимо знать для вычисления её объёма.
Изготавливалась сфера в несколько этапов. Сперва в России, с помощью центрифуг для обогащения урана, был получен очень чистый изотоп кремния-28. Партия этого материала отправили в Германский Национальный Институт Метрологии, где из него, после шести неудачных попыток, вырастили цилиндрический кристалл без дефектов. После его разрезали на части по 5 кг и отправили в Австралию.
Чтобы придать кремниевым цилиндрам сферическую форму, австралийцы использовали два вращающихся ротора, которыми вручную постепенно шлифовали заготовку. Процесс шлифовки занял несколько месяцев. Периодически проводились компьютерные измерения с помощью лазера, а обнаруженные неровности точечно устраняли. В итоге получилась идеально круглая сфера весом ровно в 1 кг.
Еще больше интересной информации на канале
Подпишись, чтобы получать уведомления о выходе новых статей
Дальше будет еще интереснее