Kilogram może potrzebować przejść na dietę. Międzynarodowy standard, cylindryczny kawałek metalu, który definiuje podstawową jednostkę masy, zyskał dziesiątki mikrogramów masy z powodu zanieczyszczenia powierzchni, według nowego badania.
W rezultacie każdy kraj, który ma jedną z tych standardowych mas ma nieco inną definicję kilograma, co może zepsuć eksperymenty naukowe, które wymagają bardzo precyzyjnych pomiarów wagi lub międzynarodowy handel przedmiotami o wysokich ograniczeniach, które są ograniczone przez wagę, takich jak materiały radioaktywne.
Ale ozon i światło ultrafioletowe mogą być używane do czyszczenia kilogramów bez ich uszkodzenia, badania sugerują.
Technika czyszczenia, opisana w styczniowym wydaniu czasopisma Metrologia, może ostatecznie zostać powszechnie przyjęta jako sposób na utrzymanie podstawowej jednostki masy bardziej spójne.
W dodatku, ponieważ używa „sprzęt, który można przyjść bez zbyt wiele inwestycji czasu i pieniędzy”, jest to praktyczna technika, która może być powszechnie przyjęta, powiedział Richard Davis, metrolog, który konsultuje dla Międzynarodowego Biura Wag i Miar w Paryżu, który nie był zaangażowany w badania.
Wspólny standard
Kilogram został po raz pierwszy przyjęty jako międzynarodowy standard na Konwencji Meter w 1875 r. W tym czasie naukowcy byli sfrustrowani, że nie było spójnego, standardowego sposobu pomiaru masy z wysoką precyzją.
Aby rozwiązać ten problem, naukowcy stworzyli cylindryczny kawałek masy zwany międzynarodowym prototypem kilograma (IPK) z platyny i stopu platyny z irydem. Cylinder, który waży około 2,2 funta (1 kilogram), jest definicją kilograma. Kilogram jest jedną z siedmiu standardowych międzynarodowych podstawowych jednostek miary.
W latach 80. XIX wieku około 40 takich prototypowych kilogramów zostało rozdanych krajom, które podpisały Konwencję Meter, powiedział współautor badania Peter Cumpson, metrolog z Uniwersytetu Newcastle w Wielkiej Brytanii.
Brudne wagi
Nawet wtedy naukowcy zdawali sobie sprawę, że zanieczyszczenia mogą pokryć powierzchnię kilograma. Aby przeciwdziałać temu efektowi, zrobili z masy cylindry, które mają mniejszą powierzchnię do gromadzenia kurzu i zanieczyszczeń. IPK są przechowywane w przefiltrowanym powietrzu laboratoryjnym w stałej temperaturze i ciśnieniu, ale nie ma sposobu, aby całkowicie odizolować je od zanieczyszczenia powietrza i skażenia, powiedział Cumpson w wywiadzie dla LiveScience.
Aby je oczyścić, wykwalifikowany technik będzie przecierał cylindry irchą zanurzoną w alkoholu. Ale ponieważ każdy kraj czyści swoje kilogramy w inny sposób i w innym czasie, każdy kilogram na świecie jest przesunięty o inną, nieznaną ilość.
Czyszczenie kilograma
Aby zobaczyć, jak kilogram przybiera na wadze, zespół Cumpsona użył techniki obrazowania zwanej spektroskopią rentgenowską, aby przyjrzeć się powierzchniom podobnym do tych z IPK. Powierzchnie te podniosły dziesiątki mikrogramów zanieczyszczeń węglowych i rtęciowych na dekadę. I choć kilkadziesiąt mikrogramów nie jest dużo, to ma znaczenie dla pomiaru rzeczy, takich jak materiały radioaktywne, Cumpson said.
Węgiel prawdopodobnie pochodzi ze spalin samochodowych, podczas gdy zanieczyszczenie rtęcią wystąpiło, ponieważ wypełnione rtęcią termometry i barometry w laboratoriach od czasu do czasu łamią się.
Zespół odkrył również, że przy użyciu ozonu i leczenia światłem ultrafioletowym można niezawodnie złamać wiązania między atomami węgla na powierzchni, zabierając stałą ilość zanieczyszczeń opartych na węglu. Rtęć, jednak, jest prawdopodobnie tam, aby pozostać, Cumpson said.
While istnieją inne metody, „metoda ozonu UV jest naprawdę tylko jeden, który jest konkurencyjny z ręcznego tarcia,” he said.
Fundamentalne stałe
Długoterminowe, jednak większość naukowców chce uciec od definiowania kilograma w oparciu o kawałek metalu. Zamiast tego, powinno to być w jakiś sposób oparte na fundamentalnym prawie natury, Davis powiedział.
„Myślę, że definicja zostanie zmieniona w ciągu najbliższych pięciu do 10 lat,” Davis powiedział LiveScience.
Jedną z możliwości jest użycie urządzenia elektromagnetycznego, które konsekwentnie produkuje taką samą ilość siły, z której masa może być następnie obliczona, Cumpson said.
Editor’s Note: Ten artykuł został zaktualizowany o 12:30 p.m. Eastern Time na 7 stycznia, aby wyjaśnić różnicę między wagą a masą.
Śledź LiveScience na Twitterze @livescience. Jesteśmy również na Facebooku & Google+.
Ostatnie wiadomości
.