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標(biāo)題: 科學(xué)家耗資千萬(wàn),，打造“世界上最圓的球體”,，有什么用,？ [打印本頁(yè)]
作者: twq19810302 時(shí)間: 2022-8-3 10:28
標(biāo)題: 科學(xué)家耗資千萬(wàn),，打造“世界上最圓的球體”,，有什么用,？
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世界上最圓的球體這是世界上最圓的球體,，它的直徑為93.75毫米,，重量為一千克,，將其放大到地球的尺寸,，沒(méi)有凸起的高山，也沒(méi)有凹進(jìn)去的海洋,，我們頂多只能看到 12到15毫米的小波紋,。
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" { u/ r, b' v據(jù)悉，為了打造它,，科學(xué)家們耗資千萬(wàn),、費(fèi)時(shí)5年、奔波于多個(gè)國(guó)家,。那么,，如此完美的球體是怎么做出來(lái)的？它又能派上什么用場(chǎng)呢,？
如何打造出“最圓的球”首先,，這顆球體的成分為硅28。為了提高純度,，科學(xué)家們將前蘇聯(lián)時(shí)期提煉鈾的離心機(jī)搬了出來(lái),，得到了含量為99.9995%的硅28。
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硅晶體
" k6 k1 ]4 S! m隨后,，他們將這些提純后的硅送到了德國(guó)的國(guó)家計(jì)量研究所,，在經(jīng)歷了6次失敗后，終于制成了10公斤的硅晶體，并把它們送往了澳大利亞的精確光學(xué)中心,，在那里,，光學(xué)工程師阿奇姆·雷斯納(Achim Leistner)利用精密的儀器，經(jīng)過(guò)數(shù)月的打磨,，終于制造出了我們?cè)谝曨l開(kāi)頭看到的誤差極小的球體,。
當(dāng)然，如此費(fèi)錢,、費(fèi)時(shí),、費(fèi)力地付出可不是為了一個(gè)噱頭，而是要“重新定義質(zhì)量的國(guó)際單位——千克”,。但是,，好好的為什么要重新定義呢？
# T- m' k# b' H6 g. {千克的定義這就要從“國(guó)際千克原器”講起了,。1799年,，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)4攝氏度時(shí)水的密度最為穩(wěn)定，因此便將此溫度下1立方分米水的質(zhì)量定義為1千克,，與此同時(shí),，他們還制作出了一個(gè)相應(yīng)質(zhì)量的鉑金塊，并將它的數(shù)值記錄到了法國(guó)科學(xué)院的“千克檔案”中,，這一用就是90年,。
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1879年，英國(guó)的一家公司制造出了三個(gè)新的“鉑銥合金”砝碼,，它們的硬度更高,、抗氧化性更強(qiáng)、膨脹率也低,，很適合靜靜地放著,。
. V3 g3 \& `/ {( q |( U于是，在1889年,，第一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)從三個(gè)當(dāng)中選了質(zhì)量最接近檔案的一顆,，并將它定為“國(guó)際千克原器”，也就是俗稱的“大K”,。
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而故事到這才剛剛開(kāi)始,，為了保證原器的準(zhǔn)確性，它的復(fù)制品被送到了許多簽約國(guó)家,，每隔40年,，這些砝碼就要相遇一次，然后比比體重,。
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- y% x; G6 b- b6 x+ e# j: q事實(shí)是,，再穩(wěn)定的大K也熬不過(guò)時(shí)間的摧殘,，經(jīng)過(guò)了一百多年，它的質(zhì)量已經(jīng)出現(xiàn)了50微克的誤差,。這在我們聽(tīng)起來(lái)可能不算什么,，但是，作為七個(gè)基本單位之一,，它的不準(zhǔn)不僅會(huì)影響尖端科學(xué)的精準(zhǔn)度量,，也連帶著許多單位遭殃。因此,，科學(xué)家們必須重新定義千克,，且最好不利用實(shí)物定義。
* a/ G, S" J$ w0 ]重新定義千克于是,，就有人想到了“硅球方案”,，即數(shù)出單晶硅球中的硅原子個(gè)數(shù)。
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整齊的硅原子
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因?yàn)楣璧木Ц衽帕蟹浅Ｒ?guī)律,，原子量和總質(zhì)量都是確定的,，所以，只需要算出“一千克硅球中到底有多少個(gè)硅原子”,，就能重新定義質(zhì)量的國(guó)際單位了,。但很可惜，這一方案并沒(méi)有得到國(guó)際計(jì)量委員會(huì)的認(rèn)可,，一些計(jì)量學(xué)家認(rèn)為“這只不過(guò)是用一個(gè)有問(wèn)題的物理標(biāo)準(zhǔn)取代了另外一個(gè)有問(wèn)題的物理標(biāo)準(zhǔn)”,。最終，在2018年第二十六屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上,，“普朗克常數(shù)”被用來(lái)重新定義千克。
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千克的新定義
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不過(guò),，這也不是說(shuō)硅球就派不上用場(chǎng)了,，一旦數(shù)出了硅原子的數(shù)量，便能計(jì)算出“阿伏伽德羅常數(shù)”,，而這也是校準(zhǔn)普朗克常數(shù)的一種方法,。
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阿伏伽德羅常數(shù)的定義
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因此，這顆球雖然不能定義千克,，卻可以檢查千克的定義是否準(zhǔn)確,，也算是幫上忙了。
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