Kilogram možná bude potřebovat dietu. Mezinárodní standard, kus kovu ve tvaru válce, který definuje základní jednotku hmotnosti, podle nové studie získal na hmotnosti desítky mikrogramů kvůli povrchové kontaminaci.
V důsledku toho má každá země, která má jeden z těchto standardů hmotnosti, trochu jinou definici kilogramu, což by mohlo zhatit vědecké experimenty, které vyžadují velmi přesné měření hmotnosti, nebo mezinárodní obchod s vysoce omezenými předměty, které jsou omezeny hmotností, jako jsou radioaktivní materiály.
Výzkum naznačuje, že k čištění kilogramů lze použít ozón a ultrafialové světlo, aniž by došlo k jejich poškození.
Tato technika čištění, popsaná v lednovém čísle časopisu Metrologia, může být nakonec široce přijata jako způsob, jak udržet základní jednotku hmotnosti konzistentnější.
Vzhledem k tomu, že využívá „zařízení, ke kterému by člověk mohl přijít bez přílišných časových a finančních investic“, jde navíc o praktickou techniku, která by mohla být široce přijata, uvedl Richard Davis, metrolog, který konzultuje pro Mezinárodní úřad pro míry a váhy v Paříži a který se na studii nepodílel.
Společný etalon
Kilogram byl poprvé přijat jako mezinárodní etalon na Konventu o metru v roce 1875. v té době byli vědci frustrováni tím, že neexistuje konzistentní, standardní způsob, jak měřit hmotnost s vysokou přesností.
Pro vyřešení tohoto problému vytvořili vědci válcovitý kus hmoty nazvaný mezinárodní prototyp kilogramu (IPK) z platiny a slitiny platiny a iridia. Válec, který váží přibližně 2,2 libry (1 kilogram), je definicí kilogramu. Kilogram je jednou ze sedmi standardních mezinárodních základních měrných jednotek.
V 80. letech 19. století bylo asi 40 těchto prototypových kilogramů distribuováno do zemí, které podepsaly Úmluvu o metru, uvedl spoluautor studie Peter Cumpson, metrolog z Newcastle University ve Velké Británii.
Znečištěná závaží
Již tehdy si vědci uvědomili, že povrch kilogramu mohou pokrývat nečistoty. Aby se pokusili tomuto efektu čelit, vyrobili závaží do tvaru válců, které mají menší povrch, na nějž se dostává prach a nečistoty. IPK jsou uloženy ve filtrovaném laboratorním vzduchu při konstantní teplotě a tlaku, ale neexistuje způsob, jak je zcela izolovat od znečištění vzduchu a kontaminace, řekl Cumpson serveru LiveScience.
Chce-li je vyčistit, zkušený technik potře válce zámišem namočeným v alkoholu. Protože však každá země čistí své kilogramy jinak a v jinou dobu, je každý kilogram na světě zkreslený o jiné, neznámé množství.
Čištění kilogramu
Aby Cumpsonův tým zjistil, jak kilogram přibývá na váze, použil zobrazovací techniku zvanou rentgenová spektroskopie, aby se podíval na povrch podobný povrchu IPK. Tyto povrchy zachytily desítky mikrogramů kontaminace na bázi uhlíku a rtuti za deset let. A přestože několik desítek mikrogramů není mnoho, má to význam pro měření věcí, jako jsou radioaktivní materiály, řekl Cumpson.
Uhlík pravděpodobně pochází z výfukových plynů automobilů, zatímco kontaminace rtutí vznikla proto, že rtutí naplněné teploměry a barometry v laboratořích se občas rozbíjejí.
Tým také zjistil, že pomocí ošetření ozonem a ultrafialovým světlem lze spolehlivě rozbít vazby mezi atomy uhlíku na povrchu, čímž se odstraní konstantní množství kontaminace na bázi uhlíku. Rtuť tam však pravděpodobně zůstane, řekl Cumpson.
I když existují i jiné metody, „metoda s UV ozonem je skutečně jediná, která je konkurenceschopná s ručním třením,“ řekl.“
Základní konstanty
Dlouhodobě se však většina vědců chce zbavit definování kilogramu na základě kusu kovu. Místo toho by měl být nějakým způsobem založen na základním přírodním zákonu, řekl Davis.
„Myslím, že definice bude změněna v příštích pěti až deseti letech,“ řekl Davis pro LiveScience.
Jednou z možností je použití elektromagnetického zařízení, které trvale vytváří stejnou sílu, z níž lze pak vypočítat hmotnost, řekl Cumpson.
Poznámka redakce: Tento článek byl aktualizován 7. ledna ve 12:30 východního času, aby byl upřesněn rozdíl mezi hmotností a hmotností.
Sledujte LiveScience na Twitteru @livescience. Jsme také na Facebooku & Google+.
Nejnovější zprávy
.