Kilo chudne - Berliner Morgenpost
Stačí na ňu ľahkým poklepaním znížiť váhu všetkých zásob zlata alebo uhlia na Zemi. Aby ste to dosiahli, museli by ste ísť do pivnice Bureau International des Poids et Mesures neďaleko Paríža a krátko sa dotknúť „Le Grand K“, ktorý je chránený sklenenými krytmi - pôvodného kilogramu, ktorý tam je už viac ako 120 rokov a na ktorom Hmotnosť všetkých objektov meraná na celom svete.
Nárast hmotnosti by spôsobil valec vysoký 3,9 centimetra kvôli tukovej vrstve na prste, pretože za posledných 100 rokov stratil okolo 50 mikrogramov. Pre metrológov, ktorí skúmajú opatrenia, je to neprijateľné.
Preto budú odborníci z celého sveta diskutovať o tom, ako sa bude v budúcnosti určovať kilogram, na 24. Generálnej konferencii pre váhy a miery v Paríži, ktorá sa uskutoční budúci týždeň. Šesť ďalších základných jednotiek, vrátane sily prúdu, metra a množstva látky, sa dá v konečnom dôsledku vysledovať k nezmeniteľným prírodným konštantám alebo vlastnostiam atómov. Druhá je napríklad definovaná určitými vlastnosťami atómu cézia 133. To znamená, že stanovenie hodnôt je možné reprodukovať po celom svete v ktoromkoľvek laboratóriu s príslušným technickým vybavením.
Technici musia na kalibráciu váh použiť iba skutočný predmet. Podľa definície predmet váži jeden kilogram, ak je presne taký ťažký ako pôvodný kilogram. Metrologické inštitúty, ako napríklad Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) v Braunschweigu, musia cestovať do Paríža, aby proti nim merali svoje národné prototypy. A ukázalo sa, že porovnávané objekty uložené na celom svete sú teraz ťažšie ako Le Grand K. Je nepravdepodobné, že by sa prototypy zväčšili. Takže pôvodný kilogram sa pravdepodobne znížil - hoci len o masu škvŕn prachu.
Technici nesmú skúmať pôvodný model, ktorý pozostáva z 90 percent platiny a 10 percent irídia. Preto môžu len špekulovať o príčinách chudnutia. Môže sa stať, že vodík zachytený vo valci sa teraz odparil. Alebo sa niektoré atómy stratili pri čistení alkoholom a následnom parnom kúpeli.
Budúci týždeň budú odborníci diskutovať o dvoch metódach určovania nového kilogramu: Wattovej rovnováhe a Avogadrovom experimente. Pomocou metódy Wattovho vyváženia chcú vedci určiť hmotnosť pomocou vzťahu medzi elektrickými a mechanickými veličinami. Za týmto účelom vedci zapojení do projektu nainštalovali veľký displej do vysokej miestnosti v laboratóriu v americkom štáte Maryland. Valec vyrobený z platiny a irídia leží na povrchu pod ním, ako jablko v ovocnom meradle v supermarkete. Gravitácia tlačí túto repliku Grand K nadol. Ale táto sila je vyvážená elektromagnetom, ktorý zabraňuje pádu kovového valca. Konkuruje tu gravitačná sila, ktorá sťahuje pôvodný kilogram nadol, a elektrická sila, ktorá sa vytvára v medenej cievke magnetu. Kilogramom by bolo napätie potrebné na udržanie zavesenia Le Grand K.
Aby to však bolo možné, musia vedci veľmi presne zmerať použité napätie a vypočítať vonkajšie vplyvy na gravitačnú silu. Postačuje, ak auto stojí v blízkosti laboratória alebo voda z postrekovača na susednom pozemku presakuje do podložia, aby falšovala výsledky merania.
Jednoduchšia sa javí metóda Avogadro, ktorá bola skúmaná okrem iného na PTB v Braunschweigu. Nakoniec sa dal kilogram určiť z počtu atómov určitého materiálu. Aby to bolo možné, musia byť technici schopní spočítať malé atómy. Preto použijete čistý kremík 28, ktorého atómová štruktúra je veľmi jednotná. Vedci v Braunschweigu to použili na vypestovanie kryštálu, z ktorého vypílili dva objekty a priniesli ich k odborníkovi do Austrálie. Vyrobil z toho guľky, ktoré sú pre ďalší postup vhodnejšie ako napríklad kocka. Jeho hrany by sa pri každom kontakte odlomili a stratilo by sa veľa miliárd atómov.
Perfektná lopta
Technik túto loptu zabrúsil, vyleštil a vyfrézoval na najhladší predmet vôbec - väčšinou ručne, pretože stroje majú na túto prácu príliš malý cit. Hmotnosť by za žiadnych okolností nemala klesnúť pod jeden kilogram, v takom prípade by vedci museli pracným spôsobom vytvoriť novú hrudku čistého kremíka. Iba niekoľko nanometrov sa dalo odstrániť týždenne. Výsledkom je takmer dokonalá guľa: Keby bola veľká ako Zem, najvyššie prevýšenia na leštenej guli spôsobené nečistotami by vyčnievali iba pár metrov. Musí to byť také hladké, aby bolo možné presne určiť počet atómov a tým aj kilogram.
S touto loptou by mali metrológovia jasne definovaný kilogram, ale museli by sa vrátiť k pôvodnému modelu. Metódu wattového vyváženia na druhej strane je možné opakovať kedykoľvek a kdekoľvek, ale nie je teoreticky spoľahlivá a extrémne zložitá na uskutočnenie experimentu. Vedci zúčastnení na generálnej konferencii neusilujú o vyrovnanie, je možné dosiahnuť kompromis - akúsi priemernú hodnotu výsledkov oboch experimentov. Až do ukončenia práce bude mať mnoho vedcov ešte čo skúmať. Ale prečo všetko úsilie? V supermarkete nezáleží na tom, či dve kilá banánov vážia o 50 mikrogramov viac alebo menej.
Na jednej strane chcú metrológovia nájsť fyzikálne a matematicky elegantné riešenie. Okrem toho je stále nemožné predpovedať, ktoré aplikácie by boli možné s presným určením kilogramu. To bol prípad aj predefinovania druhého z nich na konci 60. rokov. V tom čase nikto netušil, že pre satelitnú navigáciu pomocou GPS sa stane dôležitá presnosť niekoľkých milióntin sekundy. Ak je meranie nepresné ani o zlomok sekundy, navigačný prístroj neodošle neopatrného vodiča do ďalšej ulice vpravo, ale zrazil by ho do steny budovy 300 metrov pred ním.