Российские кремниевые сферы помогут метрологам в срок до 1 июля 2017 года поставить точку в определении килограмма — единицы измерения массы в Международной системе единиц (СИ). Об этом сообщается на сайте Nature News.
В настоящее время килограмм является единственной единицей СИ, которая определяется на основе рукотворного материального объекта. Остальные шесть основных единиц СИ (метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела) определяются путем воспроизведения эксперимента.
В частности, секунда в СИ определяется как время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, и может быть воспроизведена при наличии соответствующего оборудования в любой лаборатории мира.
В настоящее время килограмм определяется как единица массы, равная массе международного прототипа. Эталон хранится в Международном бюро мер и весов (МКМВ), расположенном в Севре близ Парижа и является платино-иридиевым цилиндром диаметром и высотой 39,17 миллиметра. Он состоит из 90 процентов платины и 10 процентов иридия.
Основой для нового определения килограмма, как ожидается, послужат эксперименты двух научных групп, а принятие окончательного решения можно ждать в 2018 году на заседании МКМВ. Промежуточное решение должно быть принято 15 и 16 октября 2015 года. Вместе с килограммом, будут уточнены определения ампера, моля и кельвина.
В настоящее время учеными предлагается определять килограмм двумя способами: через постоянную Планка и число Авогадро. В первом случае происходит сравнение сил, действующих на катушку, находящуюся в магнитном и гравитационном полях. Эта идея получила название эксперимента по ватт-балансу и реализуется в Канаде (ранее — в Великобритании).
С другой стороны, в рамках альтернативного немецко-австралийского Avogadro Project килограмм планируется определять при помощи подсчета числа атомов у кремниевых сфер (состоящих из изотопов кремния-28, производимых в России с помощью центрифуг для обогащения урана): зная диаметр (объем) сферы, оказывается возможным определить килограмм.
Измерения в рамках двух экспериментов приводили к отклонениям друг от друга (пренебрежимо малым для реальной жизни, но важным для теоретической метрологии), что привело ученых к необходимости согласования и корректировки методики эксперимента и их результатов.
В настоящее время ученые отдают предпочтение канадско-британскому эксперименту, который, как ожидается, послужит основой для нового определения килограмма. В свою очередь, намерения метрологов могут повлиять на опыты группы Avogadro Project, которая планирует опубликовать свои результаты до 1 июля 2017 года.
