Prototipe internasional (standar) kilogram disimpan di International Bureau of Weights and Measures (terletak di Sèvres dekat Paris) dan merupakan silinder dengan diameter dan tinggi 39,17 mm yang terbuat dari paduan platina-iridium (90% platina, 10% iridium). Awalnya, satu kilogram didefinisikan sebagai massa satu desimeter kubik (liter) air murni pada suhu 4 ° C dan tekanan atmosfer standar di permukaan laut.
Jadi mengapa menjadi lebih berat?
Menggunakan teknologi penginderaan Theta yang unik, Prof Peter Cumpson dan Dr. Naoko Sano dari University of Newcastle menganalisis permukaan standar dan menentukan bahwa International Prototype (Standard) Kilogram menghitung kontaminasi hidrokarbon di permukaannya. Penelitian mereka menunjukkan bahwa Prototipe Internasional (Standar) Kilogram mungkin telah memperoleh massa puluhan mikrogram sejak standar tersebut diperkenalkan pada tahun 1875. Tetapi karena ini adalah kilogram yang harus disesuaikan dengan semua kilogram di dunia, dalam pengertian teoretis setidaknya semua kilogram secara teknis akan lebih berat juga.
Sementara peningkatan referensi kilogram oleh puluhan mikrogram mungkin tampak tidak signifikan, Peter Cumpson berpendapat bahwa setiap perbedaan antara Prototipe Internasional (Referensi) untuk kilogram dan penggandanya dapat menjadi masalah. "Ada kasus perdagangan internasional dengan bahan bernilai tinggi - di mana setiap mikrogram terakhir harus diperhitungkan." Hidrokarbon yang terakumulasi dapat dihilangkan dengan paparan campuran sinar ultraviolet dan ozon.
Situasi ini diperumit oleh fakta bahwa di dunia terdapat 39 salinan paling akurat dari kilogram acuan yang disimpan di Paris, yang pada suatu waktu dikirim ke berbagai negara di dunia untuk mempertahankan sistem pengukuran dan bobot yang terpadu. Sekarang, menurut sejumlah ilmuwan, berat badan mereka semakin berbeda satu sama lain karena iklim dan kondisi lain yang ada di berbagai bagian planet ini.
"Industrialisasi yang telah terjadi di dunia dan sifat fungsi masyarakat modern telah mengarah pada fakta bahwa permukaan kilogram acuan memperoleh sebuah plak dalam bentuk partikel tambahan," kata tim peneliti dari University of Newcastle. - Sistem bobot standar dunia sekarang berada di bawah ancaman menciptakan kekacauan di dalamnya. Kami ngeri saat melihat partikel merkuri terakumulasi di permukaan salah satu dari 40 kilogram referensi yang disimpan di Inggris,”kata manajer proyek Profesor Peter Campson.
Video promosi:
Menurut informasi yang diterima oleh publikasi, pertanyaan tentang bagaimana melakukan "pembersihan dari debu" khusus pada permukaan 40 kilogram referensi untuk mengembalikannya ke berat tunggal sekarang sedang dibahas.
Pada konferensi Royal Scientific Society di London pada 24-25 Januari, Richard Davis, mantan kepala divisi massa dari Biro Berat dan Pengukuran Internasional (berbasis di Sèvres, dekat Paris), mengusulkan pelunakan definisi. Sebagai tindakan sementara sebelum mendefinisikan kembali "massa kilogram", ia mengusulkan rata-rata massa yang disengketakan. Jadi, jika hasil dari dua percobaan dari jenis yang berbeda dalam menentukan massa tidak begitu setuju, mereka harus dirata-ratakan, dan nilai yang dihasilkan harus dinyatakan sebagai standar baru, mengutip proposal dari ilmuwan Nature News.
Namun, rencana ini memiliki banyak lawan. “Keputusan untuk hanya menghitung rata-rata dua hasil yang tidak konsisten akan benar secara matematis, tapi ini bukan pendekatan ilmiah,” kata Michael Hart, fisikawan di Universitas Manchester.
Pendukung rata-rata melihatnya sebagai jalan ke depan. “Idealnya, kami ingin mencapai konvergensi pengukuran yang sempurna. Tetapi jika itu tidak berhasil, Anda perlu menggunakan pendekatan matematika,”kata Terry Quinn, mantan direktur Biro Internasional Berat dan Pengukuran. Dia menekankan bahwa perbedaan tersebut terlalu kecil untuk menimbulkan masalah nyata bagi penerapan praktis ukuran tersebut.
Perbedaan ini menjadi masalah serius dalam jangka panjang, karena tidak bisa dinilai apakah salinannya semakin berat atau sebaliknya semakin ringan acuannya.
Oleh karena itu, para ilmuwan telah lama berencana untuk mengganti standar "material" kilogram, menyatakannya dalam istilah konstanta fisika yang tidak berubah, yang ditentukan dengan akurasi tinggi dan tidak berubah. Jika ini berhasil, massa kilogram tidak akan berubah seperti hukum alam semesta.
Ilmuwan menggunakan dua pendekatan untuk menemukan ekspresi yang tepat untuk kilogram: yang pertama, massa kilogram ditentukan menggunakan medan listrik dan magnet, dan yang kedua, mereka mencoba mengungkapkannya dalam bentuk konstanta Planck, salah satu besaran dasar mekanika kuantum.
Metode kedua melibatkan penghitungan ulang langsung jumlah atom dalam bola silikon kristal. Hasil ini memungkinkan kilogram untuk didefinisikan ulang dalam hal konstanta Avogadro, yang merupakan jumlah molekul per mol materi dan, nyatanya, menghubungkan massa atom suatu unsur dengan massa benda makroskopis.
Dalam beberapa tahun terakhir, pengukuran dengan kedua metode telah dilakukan dengan akurasi 30 ppb - ini adalah batas pengukuran paling akurat dari massa silinder platina-iridium. Akan tetapi, hasil dari kedua jenis percobaan tersebut menyimpang sebanyak 175 miliar bagian - ini jauh lebih masuk akal dari sudut pandang metodologis.
Hal ini tidak memungkinkan pendefinisian ulang ukuran kilogram secara resmi, karena alasan perbedaan tidak jelas dan belum dapat dihilangkan. Itulah mengapa sebuah proposal diajukan tentang dasar rata-rata dari dua perhitungan dan definisi ulang matematis dari kilogram.
Tugas mendefinisikan ulang standar massa menjadi semakin akut seiring waktu. “Semakin lama kami menunggu dan berunding, semakin besar pergeseran massa antara standar asli dan replikanya. Maka kita tidak akan bisa sepakat sama sekali tentang massa apa yang harus dianggap sebagai acuan. Situasinya terlihat hampir gila,”aku Quinn.
Sejauh ini, para ilmuwan telah sepakat bahwa atom silikon ideal untuk proyek tersebut karena kestabilannya. Dalam kondisi standar, mereka hampir tidak pernah hancur, dan semua kerusakan mudah dihitung. “Kami ingin mendefinisikan kembali satu kilogram berdasarkan massa atom, kami ingin menghitung atom dalam satu kilogram kristal tertentu,” kata Profesor Peter Becker “Kami mengukur volume bola dan volume atom silikon, dan ketika Anda membagi bola silikon dengan volume atom, Anda mendapatkan jumlah atom - semuanya sangat sederhana ". Ilmuwan dari banyak negara, termasuk Rusia, ambil bagian dalam pembuatan standar tersebut. 2 juta euro dihabiskan untuk pembuatan bola silikon, dan itu dibuat selama hampir 5 tahun. Menurut manajer proyek, fisikawan telah menghitung berapa banyak atom silikon yang seharusnya dalam satu kg dan mulai "berkumpul".meskipun standar ini tidak akan sepenuhnya akurat, karena sejauh ini para ilmuwan tidak dapat "menyusun" standar dalam arti harfiah atom.
Asosiasi produksi "Pabrik Elektrokimia" di Zelenogorsk di Krasnoyarsk Territory akan memasok bahan mentah untuk membuat standar internasional baru untuk kilogram - bola ideal yang terbuat dari kristal tunggal isotop silikon-28, layanan pers perusahaan tersebut mengatakan kepada Interfax.
Standar akan dibuat dalam bentuk bola ideal dari kristal tunggal isotop silikon-28.
Kristal akan ditanam di Institute of Crystal Growth Jerman dari silikon polikristalin yang diperoleh di Institut Kimia Bahan Kemurnian Tinggi di Nizhny Novgorod. Bahan baku awal untuk standar - silikon tetrafluorida - dipasok oleh Zelenogorsk ECP.
