1 公斤的精準度...鄉民:『(消音)要不要也來校正一下?』

by Casper
2011.10.11 08:23PM
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是科科學:1 公斤的精準度下篇,蒲朗克的逆襲這篇文章的首圖

 

在眾多「國際標準單位」,重量單位是目前唯一還找不到宇宙自然常數來當基準的單位(好比說鄉民的 30cm 長度標準單位,是以光在單位時間內所行進的距離來當作標準),而這咱們每天都要接觸的東東,對一般人來說或許是蠻理(ㄍㄢ)所(ㄨㄛˇ)當(ㄆ一ˋ)然(ㄕˋ)、一公斤就是一公斤的芝麻小事,長期以來可是不斷面對失準的挑戰。

由於電子檢測技術的精進,科學家慢慢發現擺放在世界各地度量衡標準機構裡頭的公斤標準原器 Le Grand K(90% 鉑與 10% 銥打造的合金圓柱體),受到一些因素的影響,正在逐年失準中,而多年來國際學界則是積極來尋找重量標準單位的新基準,讓這世界不至於過度失衡。

[文章來源:Wired;圖片出自:Christopher Griffith]

至於近三十年來有啥解決方案呢?

首先是一個被大家暱稱為亞佛加厥(Avogadro)的德國團隊;過去科學家曾經嘗試用 1 莫爾(mole)的氫原子(僅有一顆質子,不含中子)來定為標準重量單位,但是一莫爾氫要怎樣量呢?因此該團隊的科學家決定改採用矽晶,來嘗試完成這個艱鉅的任務,來打造一顆完美重量的矽球,然而受限於晶形當中有些不太規則的排列,因此在如何讓矽晶體乖乖排排站上面花了不少功夫,而這顆晶球最終是由一位鏡面大師 Achim Leistner 的巧手來搞定,後來以精密儀器驗證,該大師不愧是大師,在當年他在沒有精密儀器的輔助下,造出一顆近乎完美、重約 1.01 公斤的矽晶球;然而解決完排列問題、打造出晶球後,又有另一個挑戰 -- 同~位~素~

由於自然界中矽原子有三種不同的同位素(28 佔了約 90%,29、30 約 10%),因此該團隊找上了在東德閒置、冷戰前原本用來負責鈾純化的離心機來改造,在團隊主持人的奔走下,募集到 240 萬美元的資金,成功把該離心機改造成矽純化使用,最終也得到了五公斤、純度達 99.9995% Si28,來進行後續的晶球建構工作;在晶球達人 Achim Leistner 退休後,則是以精密技術來取代大師的巧手,透過離子蝕刻技術幾乎可以一顆一顆原子的精準度來修飾這可能用來取代 Le Grand K 的重量標準單位;而該矽球距離一公斤的精準度,也是逐年在進步。

至於另一個團隊的故事...請容許小編富奸一下,明天(或後天?)再來跟大家分享(等不及的朋友可以直接參考引用來源)...

 

 

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