211service.com
Fizikai skaičiuoja atomų skaičių 1 kg silicio
Kiek atomų yra kilograme silicio? Šis skaičius yra Avogadro konstanta, o jo vertės nustatymas yra viena iš svarbesnių užduočių, su kuriomis susiduria medžiagų mokslininkai.
Šiandien fizikų grupė atskleidžia atsakymą. Jie sako, kad viename silicio kristale, sveriančiame apie kilogramą, yra 6,02214084(18) × 10^23 atomų. Ir jie sako žinantys, kad tai teisinga, nes juos suskaičiavo. Taip, suskaičiavo juos.
Tiesą sakant, jie suskaičiavo atomų skaičių silicio tūrio vienete ir išmatavo šio tūrio dydį. Avogadro skaičius, kiek kartų tai telpa į beveik tobulo vieno kristalo silicio sferos gabalėlį, sudarytą iš lygiai 1 molio.
Neabejotina, kad šį skaičių nustatyti tokiu tikslumu yra svarbus darbas, tačiau tokį įspūdingą perspektyvą parodo didžiulės tarptautinio konsorciumo pastangos.
Darbas prasidėjo 2004 m., kai Rusijos grupė Sankt Peterburgo mašinų gamybos centriniame projektavimo biure sukūrė specifinio izotopinio kiekio silicio miltelių pavyzdį. Rusijos mokslų akademijos Aukšto grynumo medžiagų chemijos instituto Nižnij Novgorodo komanda pavertė jį silicio hidrido polikristalu, kurį Leibnizo instituto fur Kristallzuchtung grupė Berlyne užaugino 5 kg sveriantį gabalėlį. gryno monokristalinio silicio 2007 m.
Tada Australijos tiksliosios optikos centras paėmė mėginius iš šio gabalo ir suformavo juos į beveik tobulas sferas. Tada jie padarė rentgeno interferometrą iš kairės virš silicio, kad nustatytų jo kristalų struktūrą. Jie taip pat išmatavo kristalų paviršius, kad pamatytų, kokio tipo dumbliai ten susidarė, todėl į juos reikės atsižvelgti atliekant galutinius skaičiavimus. (Ant paviršiaus susikaupė įvairūs vario, nikelio ir silicio oksidai.)
Įvairios grupės išmatavo sferų masę, lygindamos jas su platinos iridžio bandymo kilogramais, priklausančiais PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) Vokietijoje, Japonijos nacionaliniam metrologijos institutui Tskuboje ir Bureau International des Poids et Mesures Prancūzijoje. .
Tada komanda išmatavo sferų tūrį naudodama optinę interferometriją. O izotopų kiekį matavo Varšuvos universiteto, Kinijos mokslų akademijos Mineralinių išteklių instituto ir Rusijos mokslų akademijos Mikrostruktūrų fizikos instituto komandos.
Galiausiai, atomų skaičių mėginyje patvirtino doktorantas, naudodamas padidinamąjį stiklą ir pincetą.
Gerai, aš sugalvojau.
Rezultatas gerai palyginamas su kitais Avogadro konstantos matavimais, atliktais naudojant kitą metodą.
Mūsų rezultatas leidžia gauti nuoseklesnes skaitines pagrindinių fizinių konstantų vertes, sako ši tarptautinė grupė.
Tai daugiau nei akademinis interesas. Tikimasi vieną dieną atsikratyti platinos ir iridžio kilogramų, kurie turi įprotį prarasti keletą atomų kiekvieną kartą, kai vėjas sumaišo aplink juos esantį orą, arba, dar blogiau, priaugti keletą atomų kiekvieną kartą, kai pagyvenęs apsaugininkas čiaudėja.
Vietoje jo bus kilogramo apibrėžimas, pagrįstas tikslia fiksuota Avogadro skaičiaus verte. Gauta vertė, 6,02214084(18) x 10^23 mol^-1, yra tiksliausias įvesties atskaitos taškas naujam kilogramo apibrėžimui, teigia komanda.
Tai nėra pakankamai gerai, kad pakeistų esamą kilogramą. Tačiau prabėgus dar keleriems metams ir padedant daugeliui planetos medžiagų mokslininkų, galiausiai turėtume tai pasiekti.
Nuoroda: arxiv.org/abs/1010.2317 : tikslus Avogadro konstantos nustatymas skaičiuojant atomus Si-28 kristale
Atnaujinimas: pora komentatorių atkreipė dėmesį, kad silicio molis sveria 28g, o ne kilogramą ir, atrodo, esu visiškai sutrikęs dėl šios istorijos. Jie, žinoma, yra visiškai teisingi. Moralas: niekada nerašykite tinklaraščio įrašo po vidurnakčio!