211service.com
Kilogramas ir virtuvės kriauklė
1983 m. 17-osios Generalinės svorių ir matų konferencijos fizikai nusprendė iš naujo apibrėžti metrą. Iki tol šimtmetį metras buvo atstumas tarp dviejų platinos ir iridžio strypo taškų, matuojamas ledo lydymosi taške.
Šio apibrėžimo problema buvo ne tik ta, kad šios sąlygos buvo šiek tiek savavališkos ir sunkiai standartizuojamos matavimo metu, bet ir tai, kad eksperimentą galėjo atlikti tik juostą turintis asmuo. Fizikai norėjo matavimo, kurį daugiau ar mažiau galėtų atlikti bet kas.
Naujasis apibrėžimas yra atstumas, kurį šviesa nukeliauja vakuume per 1/299 792 458 sekundės dalį. Iš esmės šį atstumą gali nustatyti bet kas, turintis lazerinį žymeklį, chronometrą ir keletą kitų detalių. Staiga skaitiklis tapo atviro kodo.
Dabar fizikai tą patį nori padaryti ir su kilogramu, kuris šiuo metu apibrėžiamas kaip platinos ir iridžio cilindro, vadinamo tarptautiniu prototipu kilogramu, masė.
Tai yra problema, nes kiekvieną kartą jį paimant keli atomai nusitrina nuo cilindro, todėl jis nepastebimai lengvėja. Dėl šios priežasties beveik niekam neleidžiama išmatuoti tarptautinio prototipo kilogramo masės, kuris saugomas saugykloje Sevre Prancūzijoje. Taigi niekas iš tikrųjų nežino, kiek svorio praranda kilogramas, ar iš tikrųjų, ar jis priauga plono dulkių ir nešvarumų sluoksnio, kuris tikrai turi kauptis ant šimto metų senumo paviršių.
Bet kuo jį pakeisti? Plačiausiai aptariamas pasiūlymas yra apeliuoti į energijos ir masės lygiavertiškumą apibrėžimui. Pavyzdžiui, viena idėja yra ta, kad kilogramas turėtų būti kūno masė, kurios ekvivalentinė energija yra lygi fotonų skaičiui, kurių dažnių suma tiksliai (299792458^2/66260693) × 10^41 hercų.
Jei tai skamba pakankamai pagrįstai, tikriausiai apie tai negalvojote taip išsamiai, kaip Ronaldas Foksas iš Džordžijos technologijos instituto ir keli draugai.
Jie pabrėžia, kad kilogramą, kuris priklauso nuo masės ir energijos ekvivalento, galima išmatuoti tik naudojant įrangą, vadinamą vatų balansu. Tai praleidžia srovę per kai kurias rites, kad sukurtų jėgą, galinčią išlaikyti kilogramą, leidžiančią išmatuoti srovę ir įtampą.
Tačiau vatų balansas yra brangus rinkinys, kurį sunku naudoti, sako Fox ir kt. Jie nurodo, kad Nacionaliniam standartų ir technologijų institutui priklausantis namas yra dviejų aukštų, jo įrengimas kainuoja 1,5 mln. Ir net tada matavimai yra labai jautrūs triukšmui.
Vargu ar tai prietaisas, kuriuo viso pasaulio mokslininkai norės ar galės žaisti.
Taigi Fox ir kiti turi kitą pasiūlymą. Kodėl kilogramo neprilyginus tam tikro anglies atomų skaičiaus 12, konkrečiai 2250 × 28148963^3, masei?
Tada kilogramas būtų anglies kubas, kurio ilgis yra 8,11 cm iš abiejų pusių (8,11 cm yra maždaug 368 855 762 vienas šalia kito išdėstytų anglies atomų ilgis).
Pagal šį apibrėžimą beveik kiekvienas galėtų savo virtuvėje pagaminti kilogramą, turėdamas šiek tiek anglies ir peilio.
Diena, kai priauginome kilogramą, gali būti tokia smagi pramoga, kuri galėtų sudominti ir įkvėpti naują mokslininkų kartą, o tai savaime turėtų būti pakankamai gera priežastis apsispręsti.
Nuoroda: arxiv.org/abs/1005.5139 : geresnis kilogramo apibrėžimas