Хоча лише менше 100 мікрограмів, це все одно збільшило вагу кілограмового стандарту, що зберігається у Франції. Суть проблеми: це єдина основна одиниця виміру, яку ми все ще відносимо до одного конкретного об'єкта. Що буде з нами, якщо наш фунт стане неточним?

Взято дуже суворо, ми не можемо точно знати, скільки ми зараз набрали з різдвяно-новорічних свят. Сам кілограм останнім часом набирає вагу, згідно з дуже вдосконаленим дослідженням співробітників університету Ньюкасла у Великобританії.

Оригінальний кілограм зараз на десятки мікрограмів важчий, ніж він був прийнятий у 1875 році як міжнародний стандарт. За допомогою методу випробувань британських дослідників (рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, XPS) електрони, що виходять з цілі під впливом випромінювання, можуть бути проаналізовані з надзвичайною точністю, що робить їх чудовими для перевірки чистоти поверхні або визначення поверхневого шару твердого тіла тіло.

Набір кілограма є серйозною проблемою, оскільки кілограм є однією із семи основних одиниць виміру (СІ), прийнятих як міжнародний стандарт, з яких можна отримати всі інші. Якщо, наприклад, метр або кельвін прив’язані до фізичних констант, кілограм - єдиний, який визначається щодо певного об’єкта приблизно півтора століття. Оригінал стандарту зберігається у Міжнародному бюро мір та ваг у Севрі, Франція.

Осадження, що дихає

Платиново-іридієвий циліндр забруднився, незважаючи на всі зусилля, тому його вага змінилася. Оскільки стандарт Севра не можна торкнутися, Пітер Кампсон та Наоко Сано вивчали вуглеводневі забруднення, що відповідають за ріст, на об'єкті подібного складу. Таким чином, дослідники з Ньюкасла також дають відповідь на те, як набрати кілограм ніжного схуднення.

кілограми

Комп’ютерне моделювання кілограма оригіналу, що зберігається у Франції

"Це дуже невеликий приріст, менше 100 мікрограмів. Якщо ми всі рахуємо в кілограмах, а стандартна одиниця виміру залишається, то питома вага стандарту насправді не важлива. Але все ж маса є основною одиницею, тому навіть незначні зміни "у торгівлі дорогоцінними металами, наприклад, кожен мікрограм має значення", - сказав Пітер Кампсон.

Сорок копій оригінального стандарту було зроблено в 1884 році, і маса визначається у всьому світі. "Основна проблема полягає в тому, що кожна копія забруднена в різному ступені, тому незначні зміни відбуваються з різною швидкістю", - пояснив Кампсон. Тобто нинішня ситуація полягає в тому, що кілограм в Севрі є кілограмом у законі, але менш забруднена копія може бути ближче до штату 1875 року.


Стандарт маси відображається в кремнієвій кулі високої чистоти. Сфера - це спроба визначити кг як суму заданої кількості атомів кремнію

Ретельне прибирання

Дослідження показали, що невеликий "спуск" може допомогти платино-іридієвим об'єктам, таким як стандарт, повернути свою початкову вагу. Дослідники з Ньюкасла видалили забруднення за допомогою ультрафіолетового випромінювання та озонової ванни. Перевага пристрою XPS полягає в тому, що його можна використовувати для аналізу поверхневих шарів на атомному рівні, а іонну аргонову гармату можна використовувати для дослідження родовищ органічного походження без пошкодження поверхні металу, тобто сплаву платини. Результати дослідницької групи були опубліковані в журналі Metrology.

До речі, Міжнародний комітет з ваг і мір (CIMP) вже роками знає, що кілограми не повністю відповідають французькому девізу, викарбуваному на стандартах: "Tous les temps, tous les peuples" (За весь час - для всіх народів). У 2005 році панель рекомендувала одиницю маси виводити з деякої базової фізичної константи.

Як результат, Генеральна конференція з мір та ваг (CGPM) принципово домовилася прив'язати масу до постійної Планка. Однак остаточне рішення поки що відкладено. Названа на честь фізика Макса Планка, постійна є важливою в квантовій механіці - ви можете більше прочитати про труднощі рішення тут. Точніше, його вимірювали в 1999 році в Національному інституті стандартів і технологій (NIST) за допомогою надпровідних магнітів.

Наступне засідання Міжнародної конференції зі стандартизації відбудеться у 2014 році, тому нам доведеться почекати до того часу, щоб замінити старий добрий еталон. Наразі, якби катастрофа спіткала оригінал Севра, раптом не було б з чим порівняти ваги. Хоча це також факт, що це не призведе до порушень у повсякденному житті: той, хто їв занадто багато під час свят, швидше за все важить трохи більше, ніж на початку грудня.

Чому б не використовувати грам як стандарт?

Пояснення полягає у двохсотлітній історії одиниці маси. Як і довжина, маса (у звичайному розумінні ваги) існувала стільки одиниць виміру, скільки було культур. Розглянемо, наприклад, торгову марку Buda, прийняту в 1271 році, яка відповідала 245,54 грама до 1690 року, а потім 248,87 грама до 1727 року. Двічі це був так званий комерційний фунт, який в 14 столітті зробив рівномірно обов'язковим король Люксембургський Сигізмунд, король Угорщини та Німеччини, імператор Німеччини та Риму.

Щоб покласти край хаосу заходів, Національна асамблея Франції в 1790 р. Доручила вченим країни визначити нову десяткову систему (на основі десяткової системи числення). Одиницею маси стала могила, яка дорівнювала масі 1 кубічного дециметра води при замерзанні, приблизно дорівнюючи пізньому кілограму.

Коли Французька революція закінчувалася, могилу викинули, оскільки вона вважалася занадто великою для повсякденного використання. Його замінили грамом від 7 квітня 1795 року, масу якого також порівнювали з його водою в точці замерзання, виміряною в кубічних метрах. (Водянисте визначення було запропоновано англійським філософом Джоном Вілкінсом, який підняв зв'язок між вагою та довжиною в 1668 році.) Оскільки з часом виявилось важко виготовити граметали, норми кілограмів стали більш поширеними. Прототип платинових кілограм був зданий на зберігання в 1799 році в центральний архів Французької Республіки.