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硅28晶體有望成為新千克標(biāo)準(zhǔn)

發(fā)布時(shí)間:2007-12-04 作者: 來源:科學(xué)網(wǎng) 瀏覽:881

      眾所周知,現(xiàn)今的“一千克”重量是以保存在法國巴黎的一塊鉑銥合金為基準(zhǔn)的。不過,科學(xué)家注意到,再過大約100年,合金中的原子得失有可能引起大約0.1毫克的質(zhì)量改變。所幸的是,隨著一塊世界上最純的硅28晶體的誕生,研究人員向著重新定義一千克又邁進(jìn)了一步。

  改進(jìn)重量標(biāo)準(zhǔn)的一種較為理想的方法就是制造一塊晶體,使科學(xué)家能夠精確確定其中的原子類型和數(shù)量。換句話說,就是將“一千克”重量與單個(gè)原子的質(zhì)量聯(lián)系起來,提高基準(zhǔn)的精確度。不過,研究人員對于天然硅的嘗試表明,利用質(zhì)譜儀測定硅同位素的比例,引入的誤差是較大的。

  因此,德國柏林晶體生長研究所(Institute of Crystal Growth in Berlin)Helge Riemann領(lǐng)導(dǎo)的小組開始致力于極純硅晶體的研究。研究人員用了6個(gè)月的時(shí)間,將一塊來自俄羅斯的純度為99.994%的硅28原材料反復(fù)融化除雜,最終于5月23日得到了理想的純硅28晶體,每1000萬個(gè)硅28原子中僅含有一個(gè)其他原子。

  這塊重5千克的純硅晶體即將被分割,并在明年制成兩塊1千克的球體。不過,科學(xué)家還需要幾年的時(shí)間來進(jìn)行同位素分析、X射線晶體堆積研究以及球體體積的測定,從而精確確定它們的質(zhì)量。

  如果一切進(jìn)展順利,新“一千克”標(biāo)準(zhǔn)的誤差大約只有百分之幾毫克。盡管新的硅28晶體仍會隨著時(shí)間的推移而發(fā)生改變,但代表著“一千克”質(zhì)量的硅28原子數(shù)目永遠(yuǎn)都是恒定且有意義的。

  值得一提的是,純晶體并不是科學(xué)家嘗試的唯一方法。有些研究小組正在通過測定一定質(zhì)量物體產(chǎn)生的引力和電磁場,來確定新的“一千克”標(biāo)準(zhǔn)。不過,大家努力的目標(biāo)都是一樣的,那就是要將“一千克”的誤差減小到0.02毫克。

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