Новый эталон килограмма

 

Кристалл кремния

Группа ученых из Соединенных Штатов Америки и Европы путем подсчета атомов в двух сферах кремния весом по килограмму каждая, получили новую оценку постоянной Авогадро. 
Напомним, что постоянная Авогадро NA — определяет число частиц, содержащихся в одном моле заданного вещества. И является связующим звеном между микро и макрофизикой.

Расчет постоянной Авогадро позволяет оценить виличину постоянной Планка h, т.к. молярная «версия» последней, равная  NA*h и вычисляется на основании измерений постоянной Ридберга.

Это позволит получить новый эталон килограмма, заменив устаревший платиново-иридиевый изготовленный в 1889 году и хранящийся в г. Севр недалеко от Парижа. Подсчитано, что за годы, с момента создания, он стал легче на 50 мкг.

Для расчеты была использована формула:

 

 

 

 где n = 8 — число атомов в элементарной ячейке решётки, М — молярная масса, ρ — плотность, a3 — объём элементарной ячейки.

Центральной задачей было определение изотопного состава кремния, и в эксперименты был был применен кристалл, предварительно обогащенный 28Si. Вначале эксперимента, в 2004 году, в ЦКБ машиностроения был обогащен SiF4, затем он был преобразован в SiH4. Далее из паровой фазы был вырощен поликристалл методом химосаждения. В 2007 году в Германии завершился процесс выращивания монокристалла весом 5 кг.

Сравнение постоянной Авогадро
 

 

Из полученного образца изготовили две кремниевые сферы, позволяющие заменить вычисление объема определением диаметра. После вычисления всех величин, была рассчитана постоянная Авогадро 6,021 148 93(21)*1023 и 6,021 147 75(22)*1123 моль-1. Итоговое усреднение дало NA= 6,012 141 84(18)*1023 моль-1 при относительной погрешности 3,0*10-8.

Как заявил представитель Международного бюро мер и весов, переопределение килограмма будет возможно только после того как погрешность станет менее 2,0*10-8.

 

Материал взят с сайта http://globalphysics.ru


Лекция добавлена 17.12.2012 в 04:23:19