Międzynarodowy zespół badaczy skupiony wokół Achima Leistnera skonstruował idealną kulę, która pomoże w zdefiniowaniu kilograma. Zbudowana z czystego krzemu kula ma średnicę około 10 cm, a jej chropowatość nie przewyższa 1 nanometra. „Jeżeli powiększylibyśmy stworzoną przez nas kulę do rozmiarów kuli ziemskiej, największe nierówności miałyby raptem 15 cm” – mówią naukowcy z australijskiego Centrum Optyki Precyzyjnej w Sydney.
Naukowcy już od dawna próbują znaleźć wzorzec kilograma, który byłby dokładniejszy niż ten wykonany ze stopu platyny z irydem, przechowywany w Sèvres pod Paryżem. Masa wzorcowego kilograma ulega bowiem stopniowemu zmniejszaniu się – już teraz oryginał waży o 50 µg mniej, niż jego skopiowane wzorce narodowe. Fizycy postanowili więc, że stworzą prototyp fizyczny kilograma, opierając się na innych wielkościach fizycznych i za pomocą innych metod. Jedną z metod jest policzenie wszystkich atomów w idealnie okrągłej kuli.
Materiałoznawcy z Instytutu Fizyczno-Technicznego w Brunszwiku uzyskali w tym celu olbrzymi monokryształ krzemu, który podzielili na dwa pięciokilowe bloki. Bloki te zostały przesłane naukowcom z australijskiego Centrum Optyki Precyzyjnej. Australijscy materiałoznawcy w ciągu kilku miesięcy szlifowali bloki monokryształu, aż powstały z nich dwie kule o średnicy około 93,75 mm. Nierówności powierzchni wynoszą maksymalnie 0,3 nm, a odchylenie od idealnego kształtu kuli wynosi zaledwie 70 nm.
Ta dokładność jest niezbędna w celu oszacowania liczby atomów w kuli za pomocą metod optycznych. W ten sposób można będzie precyzyjnie zdefiniować kilogram.
Nie jest to jedyna metoda na stworzenie miarodajnego wzorca kilograma. Wyścig pomiędzy naukowcami trwa – fizycy szacują, że zakończy się on około roku 2011 – wtedy to wzorzec kilograma pod Paryżem zostanie zaktualizowany.
JSL
www.acpo.csiro.au