В запланированном к 2018 году переопределении значения килограмма и связывания этой величины СИ со значением постоянной Планка пройден очередной этап. Группа исследователей из Италии, Японии и Германии провели сопоставление двух наиболее точно измеренных значений числа Авогадро и получили среднюю величину, неопределенность которой составляет менее, чем 2˙10–8.
Такая неопределенность, которая может быть признана приемлемой, что эквивалентна тому, что в смеси атомов одного типа на миллиард приходится не более двадцати атомов иного типа.
В 2011 Генеральной конференцией по мерам и весам (Международная палата мер и весов является постоянным органом Генеральной конференции по мерам и весам) было принято решение, что килограмм, как и другие базовые величины СИ должен быть переопределён переопределить килограмм с помощью фундаментальных физических свойств, а конкретнее – на основе постоянной Планка. В свою очередь, такое решение требуем международного соглашения по значению величины постоянной Планка. Для уточнения ее величины было решено использовать два подхода – один с помощью электронного устройства, получившего название «весы Ватта», другой подход – вывод значения постоянной Планка из числа Авогадро, которое, в свою очередь, можно получить пересчитывая число атомов кремния в двух килограммовых кремниевых сферах.
Неопределенность состава этой кремниевой сферы такова, что на миллиард атомов кремния-28 приходится не более 20 атомов иного типа. (Фото: © Enrico Massa and Carlo Sasso)
Многие лаборатории во всех уголках Земли пытаются уточнить значение постоянной Планка, используя оба подхода, постепенно увеличивая точность результатов и понижая неопределенность измерения. Измерение числа Авогадро, проделанное в 2011, позволило получить результат с неопределенностью 3˙10–8, в то время как второе измерение, проделанное в 2015, позволило снизить неопределенность до 2˙10–8.
Группа специалистов по метрологии из Национального Института метрологических исследований Италии провела детальный статистический анализ двух результатов измерений для того, чтобы получить «усредненное». Как отмечает один из специалистов по статистике измерений, Карло Сассо (Carlo Sasso), принимавший участие в исследовании, исследователи «усреднили» ошибки, которые могли быть причиной отклонений обоих измерительных экспериментов и, что позволило извлечь «нейтральное» и уточненное усредненное значение числа Авогадро. Таким образом, значение этой фундаментальной физической величины теперь составляет 6,02214082(11)˙1023, относительная неопределенность измерения для «обновленного» числа молекул в одном моле вещества составляет 1,8˙10–8
Ян Робинсон (Ian Robinson) из Национальной Физической лаборатории Великобритании, пытающийся определить значение постоянной Планка с помощью весов Ватта, рад прогрессу с числом Авогадро. Относительная неопределенность измерений с помощью весов Ватта в настоящее время составляет 1,9˙10–8, и самое интересное в том, что оба подхода к измерению фундаментальной физической величины – и через число атомов в моле, и с помощью весов Ватта, несмотря на свои принципиальные различия, дают практически одинаковые результаты, что вселяет надежду на то, что отложенное в 2014 году переопределение килограмма все же состоится в 2018 году.
Источник: J. Phys. Chem. Ref. Data., 2015, 44, 031209 (DOI: 10.1063/1.4921240)
оригинал статьи © ChemPort.Ru, MMII-MMXIV |
