Силициумската сфера како нов оригинален килограм - атомското сметање како прв чекор кон нова дефиниција
Атомското броење како прв чекор кон редефинирање
Научниците се на добар пат да го редефинираат килограмот. Топче направено од чист силикон во иднина би можело да го замени оригиналниот платинест килограм направен во 1889 година, кој претходно се сметаше за „мерка за сите нешта“. За да може прецизно да се изброи бројот на атоми содржани во новата сфера, на нејзината површина сега се направени ласерски ознаки.
Оригиналниот килограм, направен во 1889 година од легура на платина и сега складиран во свод близу Париз, од необјасниви причини тешко ја губи својата тежина, но тоа го прави. Затоа, треба да се создаде нов оригинален килограм од топче направено од чист силикон.
Атомите се бројат во рендгенските зраци
Новата сфера има дијаметар од 9,36 см и е беспрекорна и мазна како ниту една пред неа. Се состои од 99,99 проценти од силиконски изотоп-28 и неговата кристална структура е скоро совршена. Покрај тоа, тој е кружен колку што може да биде топката. Ако го измерите радиусот од центарот на сферата до површината во различни точки, отстапувањето не е никаде поголемо од 30 нанометри (30 милионити дел од милиметар). Ако Земјата беше мазна како оваа сфера, највисоката точка на земјата, Монт Еверест, ќе беше висока само 1,82 м.
За да се создаде совршена кило-сфера, атомите на сферата се бројат во мерен уред со помош на рендгенска светлина. Бидејќи е познат точниот број на силиконски атоми во килограм, броењето на атомите може да ја одреди точноста на новиот оригинален килограм. За ова, сепак, потребно е топчето да биде точно порамнето во рамките на мерните уреди што се користат.
Ласерски ознаки како помагало за броење
Како помош за прилагодување, кристалната ориентација на сферата мора да биде видлива на површината - и тоа со најмала можна промена во чистата изотопа и многу прецизно полираната тест сфера. Со цел да се обележи топката без никакво мерливо слабеење, таа е структурирана со ласер. Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) беше избран заедно со Micreon GmbH, Хановер како партнер за обележување на сферата.
Ласерското структурирање со помош на фемтосекунден ласер создава површински центри за расејување кои се лесно видливи со голо око дури и при најмала просечна длабочина на аблација од неколку десетици нанометри. Добрата видливост е подобрена со бранови структури кои ја оставаат светлината да се појавува во карактеристичните бои на виножитото. Прототип сфера неодамна беше успешно обезбедена со три марки. Втора топка со уште поголема чистота и уште построги толеранции на волумен, исто така, ќе биде обележана со ласер од страна на LZH и Micreon во блиска иднина.
Официјално основање 2011 година
Тешко е да се предвиди какви последици ќе има воведувањето на многу прецизна единица на маса. Редефинирањето на втората на крајот на шеесеттите години покажува дека тоа може да има далекусежни последици: Тогаш, никој не можеше да замисли каква единица време ќе биде некогаш потребна во реалниот свет што може прецизно да се одреди на неколку милијардити дел од дел. Денес широко распространетиот глобален систем за позиционирање (ГПС) би бил незамислив без оваа дефиниција.