§ 1.17 Die Natur von Masse und Schwerkraft Zöllners von Lorentz akzeptierte Erklärung lautet bekanntlich, dass die Anziehungskraft zweier elektrischer Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen etwas größer ist als die Abstoßungskraft zweier Ladungen mit demselben Vorzeichen und dem gleichen absoluten Wert.

§ 3.13 Kernreaktionen und Massendefekte Alle auftretenden Veränderungen in der Natur sind von einem solchen Zustand, dass einem Körper genauso viel von etwas entzogen wird, wie viel einem anderen hinzugefügt wird. Wenn also irgendwo ein bisschen Materie verloren geht, wird sie sich an einem anderen Ort vermehren... Dieses universelle Natürliche

Anhang Nr. 3 TECHNOLOGIE ZUR HERSTELLUNG VON PRODUKTEN AUS PAPIERZELLSTOFF Zur Herstellung von 1 kg Papierzellstoff (Mastix) nehmen Sie (in g): Gemahlene Kreide – 450 Kaseinleim der Güteklasse OB – 200 Natürliches Trockenöl – 100 Kolophonium – 20 Papierstaub (knop ) – 200 Aluminiumalaun – 15 Glycerin

Längenstandard Anfangs waren Standards natürlich, zum Beispiel war der Längenstandard vielleicht der Gürtel von König Charles so und so. Dann verfiel der König ein wenig und die Wirtschaft geriet außer Kontrolle. Deshalb haben wir die Länge eines Pendels mit einer bestimmten Periode genommen (und so die Längennorm mit der Norm verknüpft).

Zeitstandard Die Natur ist voll von periodischen Prozessen, daher gab es keine Probleme mit dem natürlichen Zeitstandard, obwohl ich persönlich nicht die Rotation der Erde annehmen würde, sondern das periodische Auftreten des Verlangens zu verschlingen. Denn ob sich die Erde dreht oder nicht, wir sehen nur tagsüber, essen aber

Das Maß für die Menge einer Substanz ist das Mol, das im Allgemeinen das Maß für die Masse dupliziert, aber zur Vereinfachung hauptsächlich chemischer Berechnungen als Konzept beibehalten wird. Es gibt keinen separaten Maulwurfsstandard. Per Definition ist dies die Stoffmenge, die so viel enthält

Temperaturstandard In der Physik gibt es mehrere verschiedene „Temperaturen“, die Hochmetrologie kennt eine – die thermodynamische Temperatur. Dies ist diejenige, die durch die Boltzmann-Konstante in einzigartiger Weise mit der Energie verknüpft ist (weshalb Physiker die Temperatur oft in Energieeinheiten messen).

Aktueller Standard Historisch gesehen waren die Standards für elektrische Größen zunächst Strom (durch den galvanischen Prozess und das Gewicht der Ablagerung) und Widerstand (durch den Widerstand einer Quecksilberflasche), die Spannung wurde durch das Ohmsche Gesetz bestimmt und durch eine besonders stabile Galvanik übertragen Zelle

Standard der Lichtstärke Licht ist elektromagnetische Strahlung im Bereich der direkten menschlichen Wahrnehmung. Daher wird ihm in der Technik und dementsprechend in der Messtechnik mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Bekanntlich gibt es vier Lichteinheiten – Lichtstrom, Lichtstärke, Leuchtkraft und

Zu viel Präzision gibt es nicht. Aus diesem Grund wurde ein System internationaler Messungen geschaffen und existiert weltweit, das in den Standards aller der Menschheit bekannten Messungen zum Ausdruck kommt. Und in der Reihe der Maßeinheiten sticht nur der Kilogramm-Standard hervor. Schließlich ist er der Einzige, der über einen physischen, tatsächlich existierenden Prototyp verfügt. Wie viel das internationale Standardkilogramm wiegt und in welchem ​​Land gelagert wird, beantworten wir in diesem Artikel.

Warum braucht es Standards?

Wiegt beispielsweise ein Kilogramm Orangen in Afrika und in Russland gleich viel? Die Antwort ist ja, fast. Und das alles dank des internationalen Systems zur Bestimmung der Standards für Kilogramm, Meter, Sekunde und andere physikalische Parameter. Messstandards sind für die Menschheit notwendig, um wirtschaftliche Aktivitäten (Handel) und Bauwesen (Einheit der Zeichnungen), Industrie (Einheit der Legierungen) und Kultur (Einheit der Zeitintervalle) und viele andere Tätigkeitsbereiche sicherzustellen. Und wenn Ihr iPhone in naher Zukunft kaputt geht, ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass dies auf Gewichtsänderungen des wichtigsten Massenstandards zurückzuführen ist.

Geschichte der Normen

Jede Zivilisation hatte ihre eigenen Maßstäbe und Maßstäbe, die sich im Laufe der Jahrhunderte gegenseitig ersetzten. Im alten Ägypten wurde die Masse von Objekten in Kantars oder Kikkars gemessen. Im antiken Griechenland waren dies Talente und Drachmen. Und in Russland wurde die Warenmasse in Pfund oder Spulen gemessen. Gleichzeitig schienen sich Menschen unterschiedlicher wirtschaftlicher und politischer Systeme darin einig zu sein, dass die Maßeinheit für Masse, Länge oder andere Parameter mit einer einzelnen Vertragseinheit vergleichbar sei. Interessanterweise konnte sogar ein Pud in der Antike zwischen Händlern aus verschiedenen Ländern um ein Drittel abweichen.

Physik und Standards

Vereinbarungen, oft mündlich und an Bedingungen geknüpft, funktionierten, bis sich jemand ernsthaft mit Naturwissenschaften und Technik beschäftigte. Mit dem Verständnis der Gesetze der Physik und Chemie, der Entwicklung der Industrie, der Entwicklung des Dampfkessels und der Entwicklung des internationalen Handels entstand der Bedarf an präziseren einheitlichen Standards. Die Vorarbeiten waren langwierig und mühsam. Physiker, Mathematiker und Chemiker auf der ganzen Welt arbeiteten daran, einen universellen Standard zu finden. Und zunächst einmal der internationale Standard des Kilogramms, denn darauf basieren andere physikalische Größen (Ampere, Volt, Watt).

Metrische Konvention

Ein bedeutendes Ereignis ereignete sich 1875 am Stadtrand von Paris. Dann unterzeichneten erstmals 17 Länder (einschließlich Russland) die metrische Konvention. Hierbei handelt es sich um einen internationalen Vertrag, der die Einheitlichkeit der Standards gewährleistet. Heute sind ihm 55 Länder als Vollmitglieder und 41 Länder als assoziierte Mitglieder beigetreten. Gleichzeitig wurden das Internationale Büro für Maß und Gewicht und das Internationale Komitee für Maß und Gewicht gegründet, deren Hauptaufgabe darin bestand, die Einheit der Normung weltweit zu überwachen.

Standards der ersten metrischen Konvention

Der Maßstab des Meters war ein Lineal aus einer Legierung aus Platin und Iridium (9 zu 1) mit einer Länge von einem Vierzigmillionstel des Pariser Meridians. Ein Kilogrammnormal aus derselben Legierung entsprach der Masse von einem Liter (Kubikdezimeter) Wasser bei einer Temperatur von 4 Grad Celsius (höchste Dichte) und Normaldruck über dem Meeresspiegel. Die Standardsekunde wurde zu 1/86400 der Dauer eines durchschnittlichen Sonnentages. Alle 17 an der Konvention teilnehmenden Länder erhielten eine Kopie des Standards.

Platzieren Sie Z

Die Prototypen und das Originalnormal werden heute in der Maß- und Maßkammer in Sèvres bei Paris aufbewahrt. Am Stadtrand von Paris befindet sich der Ort, an dem die Maßstäbe Kilogramm, Meter, Candela (Lichtintensität), Ampere (Stromstärke), Kelvin (Temperatur) und Mol (als Einheit der Materie gibt es keinen physikalischen Standard) gespeichert sind . Das auf diesen sechs Standards basierende Maß- und Gewichtssystem wird Internationales Einheitensystem (SI) genannt. Aber die Geschichte der Standards endete damit nicht; sie begann gerade erst.

SI

Das von uns verwendete Normensystem SI (SI) vom französischen System International d'Unites umfasst sieben Grundgrößen. Dies sind Meter (Länge), Kilogramm (Masse), Ampere (Stromstärke), Candela (Lichtstärke), Kelvin (Temperatur), Mol (Stoffmenge). Alle anderen physikalischen Größen werden durch verschiedene mathematische Berechnungen unter Verwendung von Grundgrößen ermittelt. Die Einheit der Kraft ist beispielsweise kg x m/s 2. Alle Länder der Welt außer den USA, Nigeria und Myanmar verwenden für Messungen das SI-System, das heißt den Vergleich einer unbekannten Größe mit einem Standard. Und ein Standard ist das Äquivalent eines physikalischen Werts, bei dem sich alle einig sind, dass er absolut genau ist.

Wie viel kostet das Standard-Kilo?

Es scheint etwas einfacher zu sein – der Standard von 1 Kilogramm ist das Gewicht von 1 Liter Wasser. Aber in Wirklichkeit stimmt das nicht ganz. Was man aus etwa 80 Prototypen als Normkilogramm nehmen kann, ist eine ziemlich komplizierte Frage. Doch durch Zufall wurde die optimale Legierungszusammensetzung gewählt, die über 100 Jahre hielt. Das Standardkilogramm besteht aus einer Legierung aus Platin (90 %) und Iridium (10 %) und ist ein Zylinder, dessen Durchmesser gleich seiner Höhe ist und 39,17 Millimeter beträgt. Es wurden auch exakte Kopien angefertigt, insgesamt 80 Stück. Kopien des Kilogramm-Standards befinden sich in den an der Konvention teilnehmenden Ländern. Der Hauptstandard wird am Stadtrand von Paris gelagert und in drei versiegelten Kapseln verpackt. Wo auch immer sich der Kilogrammstandard befindet, findet alle zehn Jahre ein Abgleich mit dem wichtigsten internationalen Standard statt.

Der wichtigste Standard

Der Internationale Kilogrammstandard wurde 1889 gegossen und wird in Sèvres, Frankreich, in einem Safe des Internationalen Büros für Maß und Gewicht aufbewahrt, der mit drei versiegelten Glasdeckeln abgedeckt ist. Nur drei hochrangige Vertreter des Büros besitzen die Schlüssel zu diesem Safe. Der Tresor enthält neben dem Hauptstandard auch sechs seiner Duplikate bzw. Nachfolger. Jedes Jahr wird die als Standardkilogramm akzeptierte Hauptsache feierlich zur Prüfung entnommen. Und jedes Jahr wird er immer dünner. Der Grund für diesen Gewichtsverlust ist die Ablösung von Atomen bei der Probenentnahme.

Russische Version

Eine Kopie des Standards ist auch in Russland erhältlich. Es wird im Allrussischen Forschungsinstitut für Metrologie aufbewahrt. Mendelejew in St. Petersburg. Dabei handelt es sich um zwei Platin-Iridium-Prototypen – Nr. 12 und Nr. 26. Sie stehen auf einem Quarzständer, sind mit zwei Glasabdeckungen abgedeckt und in einem Metalltresor verschlossen. Die Lufttemperatur in den Kapseln beträgt 20 °C, die Luftfeuchtigkeit 65 %. Der inländische Prototyp wiegt 1,000000087 Kilogramm.

Das Standard-Kilogramm nimmt ab

Standardvergleiche ergaben, dass die Genauigkeit nationaler Standards etwa 2 Mikrogramm beträgt. Sie alle werden unter ähnlichen Bedingungen gelagert, und Berechnungen zeigen, dass das Standardkilogramm im Laufe von hundert Jahren 3 x 10 −8 an Gewicht verliert. Aber per Definition entspricht die Masse des internationalen Standards 1 Kilogramm, und jede Änderung der tatsächlichen Masse des Standards führt zu einer Änderung des Wertes des Kilogramms selbst. Im Jahr 2007 stellte sich heraus, dass ein Kilogramm-Zylinder 50 Mikrogramm weniger wog. Und sein Gewichtsverlust geht weiter.

Neue Technologien und ein neuer Standard der Gewichtsmessung

Um Fehler auszuschließen, wird nach einer neuen Struktur des Kilogramm-Standards gesucht. Es gibt Entwicklungen, eine bestimmte Menge an Silizium-28-Isotopen als Standard zu bestimmen. Es gibt ein Projekt „Elektronisches Kilogramm“. Das National Institute of Standards and Technology (2005, USA) hat ein Gerät entwickelt, das auf den Voraussetzungen basiert, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das 1 kg Masse heben kann. Die Genauigkeit einer solchen Messung beträgt 99,999995 %. Es gibt Entwicklungen bei der Bestimmung der Masse im Verhältnis zur Ruhemasse des Neutrons. All diese Entwicklungen und Technologien werden es uns ermöglichen, uns von der Bindung an einen physischen Massenstandard zu lösen und eine höhere Genauigkeit und die Fähigkeit zu erreichen, überall auf der Welt einen Abgleich durchzuführen.

Weitere vielversprechende Projekte

Und während die wissenschaftlichen Koryphäen der Welt herausfinden, welcher Weg zur Lösung des Problems zuverlässiger ist, gilt ein Projekt als das vielversprechendste, bei dem sich die Masse im Laufe der Zeit nicht ändert. Ein solcher Standard wäre ein kubischer Körper aus Atomen des Kohlenstoff-12-Isotops mit einer Höhe von 8,11 Zentimetern. In einem solchen Würfel wären 2250 x 281489633 Kohlenstoff-12-Atome enthalten. Forscher des US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology schlagen vor, den Kilogrammstandard mithilfe der Planckschen Konstante und der Formel E=mc^2 zu bestimmen.

Modernes metrisches System

Moderne Standards sind überhaupt nicht mehr das, was sie vorher waren. Das Meter, ursprünglich auf den Umfang des Planeten bezogen, entspricht heute der Strecke, die ein Lichtstrahl in einer 299.792.458stel Sekunde zurücklegt. Aber eine Sekunde ist die Zeit, in der 9192631770 Schwingungen eines Cäsiumatoms vergehen. Die Vorteile der Quantenpräzision liegen in diesem Fall auf der Hand, da sie überall auf dem Planeten reproduziert werden können. Daher bleibt der einzige physisch existierende Standard der Kilogramm-Standard.

Wie viel kostet der Standard?

Da es die Standarte schon seit mehr als 100 Jahren gibt, ist sie als Unikat und Artefakt bereits viel wert. Aber im Allgemeinen ist es zur Bestimmung des Preisäquivalents notwendig, die Anzahl der Atome in einem Kilogramm reinem Gold zu berechnen. Die Zahl wird aus etwa 25 Ziffern bestehen, wobei der ideologische Wert dieses Artefakts nicht berücksichtigt wird. Es ist jedoch noch zu früh, über den Verkauf des Kilogramm-Standards zu sprechen, da der einzige verbliebene physische Standard des internationalen Einheitensystems noch nicht abgeschafft ist.

In allen Zeitzonen auf dem Planeten wird die Zeit relativ zur UTC bestimmt (z. B. UTC+4:00). Bemerkenswert ist, dass die Abkürzung überhaupt keine Dekodierung hat; sie wurde 1970 von der Internationalen Fernmeldeunion übernommen. Es wurden zwei Optionen vorgeschlagen: die englische CUT (Coordinated Universal Time) und die französische TUC (Temps Universel Coordonné). Wir haben eine mittelneutrale Abkürzung gewählt.

Auf See wird die „Knoten“-Messung verwendet. Um die Geschwindigkeit des Schiffes zu messen, verwendeten sie einen speziellen Baumstamm mit Knoten im gleichen Abstand, den sie über Bord warfen und zählten die Anzahl der Knoten über einen bestimmten Zeitraum. Moderne Geräte sind viel fortschrittlicher als ein Seil mit Knoten, aber der Name bleibt bestehen.

Das Wort Skrupellosigkeit, dessen Bedeutung äußerste Präzision und Genauigkeit ist, kam aus dem Namen des altgriechischen Gewichtsstandards Skrupel in die Sprache. Es entsprach 1,14 Gramm und wurde zum Wiegen von Silbermünzen verwendet.

Auch die Namen von Geldeinheiten gehen häufig auf die Bezeichnungen von Gewichtsmaßen zurück. So wurden in Großbritannien Münzen aus Silber als Sterling bezeichnet; solche Münzen wogen ein Pfund. Im alten Russland waren „Silbergriwna“ oder „Goldgriwna“ im Einsatz, was eine bestimmte Anzahl von Münzen, ausgedrückt in Gewichtsäquivalenten, bedeutete.

Die seltsame Messung der PS-Zahl eines Autos hat einen sehr realen Ursprung. Der Erfinder der Dampfmaschine beschloss, auf diese Weise den Vorteil seiner Erfindung gegenüber dem Zugtransport zu demonstrieren. Er berechnete, wie viel ein Pferd pro Minute heben konnte und bezeichnete diese Menge als eine Pferdestärke.

Wahrscheinlich erinnern sich viele Leser an die Fernsehwerbung eines Mobilfunkanbieters, in der der berühmte Slogan „Wie viel ist es in Gramm?“ erschien. „Präzision ist nie überflüssig“, fasste einer der Helden seine Frage zusammen Rolle. Tatsächlich war er schlau – es ist unmöglich, beispielsweise 200 Gramm von etwas genau zu wiegen. Und es ist nicht nur so, dass die bestehenden Wiegemethoden schlecht sind – es liegt auch daran, dass die Menschen keinen verlässlichen Maßstab für ein Kilogramm und damit für ein Gramm haben.

Es entstand die Notwendigkeit, Standards zu entwickeln, anhand derer es möglich ist, die Werte von Masse, Zeit, Länge und Temperatur (und nach dem Aufkommen der Physik auch die Lichtintensität, die Stromstärke und eine Einheit der Materie) zu bestimmen unter der Menschheit vor langer Zeit. Dieser Bedarf ist durchaus verständlich – für den Bau von Straßen und Häusern, für Reisen und Handel waren konstante Einheiten erforderlich, anhand derer zwei Bauherren oder Händler verstehen konnten, was in den Zeichnungen des anderen gezeichnet war und welche Warenmengen besprochen wurden.

Jede Zivilisation hatte ihre eigenen Maßeinheiten: Im alten Ägypten wurde die Masse beispielsweise in Kantar und Kikkar gemessen, im antiken Griechenland in Talenten und Drachmen und in der Rus in Pud und Zolotnik. Wie Wissenschaftler gerne sagen, scheinen die Menschen bei der Schaffung jeder dieser Einheiten dies zu tun vereinbart, dass von nun an die Masse, Länge oder Temperatur von etwas mit jeweils einer Masse-, Längen- oder Temperatureinheit verglichen wird. Die Zahl derjenigen, die sich direkt an diesen Vereinbarungen beteiligten, war sehr gering – die Puds zweier Händler aus verschiedenen Teilen des Landes konnten leicht um ein Drittel voneinander abweichen.

Wie wäre eine Vereinbarung funktionierte großartig, bis die Leute begannen, sich ernsthaft mit Naturwissenschaften zu beschäftigen und Ingenieurswissenschaften zu beherrschen. Es stellte sich heraus, dass Näherungswerte nicht ausreichen, um die Naturgesetze zu beschreiben oder einen Dampfkessel zu bauen, insbesondere wenn Menschen aus verschiedenen Ländern an der Arbeit beteiligt sind. Angesichts dieser Tatsache begannen Wissenschaftler auf der ganzen Welt, einheitliche, genaue Standards oder Standards für grundlegende Maßeinheiten zu entwickeln. Am 20. Mai 1875 wurde in Frankreich ein Abkommen zur Einführung dieser Einheiten unterzeichnet – das Metrische Übereinkommen. Alle Länder, die dieses Dokument unterzeichnet haben, haben sich verpflichtet, speziell erstellte Standards als Standards zu verwenden. Um den Unterzeichnerstaaten die genauesten Standards zur Verfügung zu stellen, wurde die Internationale Kammer für Maß und Gewicht (oder Internationales Büro für Maß und Gewicht) gegründet. Zu den Aufgaben dieser Organisation gehören der regelmäßige Vergleich nationaler Standards untereinander und die Überwachung der Arbeiten zur Erstellung genauerer Messmethoden.

In Russland ist die Einführung des metrischen Systems mit dem Namen Dmitri Iwanowitsch Mendelejew verbunden, der 1893 die Hauptkammer für Maß und Gewicht gründete und allgemein viel für die Entwicklung der Metrologie tat. Sein Interesse an präzisen Messungen begründete er wie folgt: „Wissenschaft beginnt, sobald man anfängt zu messen. Exakte Wissenschaft ist ohne Maß undenkbar.“ Dank der Bemühungen Mendelejews durften in Russland ab dem 1. Januar 1900 neben nationalen auch metrische Maße verwendet werden.

Nach der Unterzeichnung des Metrischen Übereinkommens begannen Experten mit der Entwicklung gemeinsamer Standards für Meter und Kilogramm (diese Maßeinheiten existierten bereits vor 1875, es gab jedoch keine weltweit anerkannten Standards). Der Standardmeter wurde nach der berühmten Expedition zur Messung der Länge des Pariser Meridianbogens eingeführt und war ein Lineal aus einer Legierung aus Platin und Iridium im Verhältnis 9 zu 1, dessen Länge einem Vierzigmillionstel entsprach des Meridians. Basierend auf dem Ort, an dem es aufbewahrt wurde, wurde es als „Archivzähler“ oder „Archivzähler“ bezeichnet. Das Kilogrammnormal wurde aus derselben Legierung gegossen und seine Masse entsprach der Masse eines Kubikdezimeters (Liter) reinem Wasser bei einer Temperatur von 4 Grad Celsius (bei maximaler Wasserdichte) und normalem Atmosphärendruck auf Meereshöhe . Im Jahr 1889 wurde während der ersten Generalkonferenz für Maße und Gewichte ein Maßsystem verabschiedet, das auf den neu geschaffenen Maßeinheiten Meter und Kilogramm sowie der zweiten Maßeinheit basierte. Der Standard für eine Sekunde galt zunächst als 1/86400 der Dauer eines durchschnittlichen Sonnentages (später wurde der Standard an das tropische Jahr gebunden – eine Sekunde wurde mit 1/31556925,9747 ihres Teils gleichgesetzt). Länder, die das neue Maßsystem anerkannten, erhielten Kopien dieser Standards, und die Prototypen wurden zur Lagerung an die Maß- und Maßkammer geschickt.

Nach einiger Zeit kamen zu diesen drei Standards die Standards Candela (Lichtintensität), Ampere (Stromstärke) und Kelvin (Temperatur) hinzu. Im Jahr 1960 verabschiedete die Elfte Generalkonferenz für Maß und Gewicht ein System von Gewichten und Maßen, das auf der Verwendung dieser sechs Einheiten und des Mols (einer Mengeneinheit einer Substanz – es gibt keinen Standard dafür) – dem neuen System basiert wird als Internationales Einheitensystem oder SI bezeichnet. Es scheint, dass die Geschichte der Standards hier hätte enden sollen, aber in Wirklichkeit begann sie gerade erst.

Alles was schiefgehen kann...

Mit der Verbesserung der Messtechnik wurde klar, dass nicht alle in Paris gespeicherten Standards ideal waren. Allmählich kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass es sich lohnte, nicht von Menschenhand geschaffene Objekte als Maßstab für Grundeinheiten zu nehmen, sondern viel fortgeschrittenere Beispiele, die bereits von der Natur geschaffen wurden. Daher wurde die Standardsekunde als ein Zeitintervall von 9192631770 Strahlungsperioden angenommen, das dem Übergang zwischen zwei Hyperfeinniveaus des Grundzustands (Quantenzustands) des ruhenden Cäsium-133-Atoms bei 0 Kelvin ohne Störung entspricht externe Felder, und der Standardmeter war die Entfernung, die Licht im Vakuum in einem Zeitraum von 1/299792458 Sekunde zurücklegt. Im Gegensatz zu den alten sind die neuen Standards atomar oder quantenbezogen, das heißt, in ihnen „wirken“ die „grundlegendsten“ Naturgesetze.

Nach und nach erhielten sechs der sieben grundlegenden SI-Einheiten Reproduktionsmethoden, die keinen eindeutigen, irgendwo an einem Ort gespeicherten Standard erforderten. Theoretisch kann jeder Wissenschaftler, der beispielsweise genau (sehr genau) wissen möchte, wie lange eine Sekunde dauert, ein oder zwei Milligramm des Cäsium-133-Isotops nehmen und zählen, wann 919.263.1770 Strahlungsperioden auftreten (übrigens: (z. B. bei allen GPS-Satelliten sind eigene Atomzeitstandards etabliert). Von „in Girls“ ist nur noch ein Kilogramm übrig – sein Standard verstaubt immer noch in einem tiefen Keller in der Nähe von Paris.

Das Wort „sich verstauben“ im vorigen Absatz ist keineswegs eine stilistische Zierde – vielmehr staubt sich auf dem Kilogramm-Standard trotz aller Gegenmaßnahmen nach und nach Staub an. Es ist unmöglich, einen Platin-Iridium-Zylinder herauszunehmen und abzuwischen. Erstens setzt sich beim Entfernen erneut Staub darauf ab, und zweitens führt das Abwischen oder sogar Auffächern mit einer Bürste unweigerlich dazu, dass mehrere Moleküle „abprallen“. Mit anderen Worten: Unabhängig davon, was mit dem Standard gemacht oder nicht gemacht wird, ändert sich seine Masse im Laufe der Zeit. Lange Zeit glaubte man, diese Veränderungen seien unbedeutend, doch eine vor einigen Jahren durchgeführte Kontrolle ergab, dass der Standard kürzlich um 50 Mikrogramm „abgenommen“ hatte, und das ist bereits ein beeindruckender Verlust.

Maulwurf, Silizium und Gold

Ein möglicher Ausweg aus dieser traurigen Situation (im Laufe der nächsten Milliarde Jahre wird der Standard um ein Drittel leichter werden) wurde 2007 von zwei amerikanischen Wissenschaftlern des Georgia Institute of Technology vorgeschlagen. Anstelle eines veränderlichen Zylinders schlugen sie vor, einen Kohlenstoffwürfel als Massenstandard zu betrachten, der eine genau definierte Anzahl von Atomen enthalten würde. Da die Masse jedes einzelnen Atoms konstant ist, ändert sich auch die Masse ihres Aggregats nicht. Die Forscher berechneten, dass ein Würfel mit einem Gewicht von genau einem Kilogramm aus 2250 x 28148963 3 Atomen (50184513538686668007780750 Atomen) bestehen würde und seine Kante 8,11 Zentimeter betragen würde. Im Laufe von drei Jahren haben Wissenschaftler einige Details geklärt und ihre Gedanken in einem Artikel dargelegt, von dem ein Vorabdruck auf der Website arXiv.org zu finden ist.

Amerikanische Physiker beschäftigten sich mit dem Problem des Kilogramm-Standards und wählten Kohlenstoff aus gutem Grund als „Referenzelement“ – zuvor arbeiteten sie an der Verfeinerung der Avogadro-Zahl, einer der Grundkonstanten, die bestimmt, wie viele Atome in einem Mol enthalten sind irgendeine Substanz. Obwohl diese Zahl eine der wichtigsten in der Chemie ist, existiert ihre genaue Bedeutung nicht (neben anderen Fragen entschieden Wissenschaftler beispielsweise, ob sie gerade war oder nicht). Die Avogadro-Zahl wird so gewählt, dass die Masse eines Mols in Gramm gleich der Masse eines Moleküls (Atoms) in atomaren Masseneinheiten ist. Ein Kohlenstoffatom hat eine Masse von 12 Atommasseneinheiten, was bedeutet, dass die Masse eines Mols Kohlenstoff 12 Gramm betragen muss. Indem sie Avogadros Zahl verfeinerten und sie gleich 84446886 3 (602214098282748740154456) setzten, konnten die Forscher die erforderliche Anzahl an Kohlenstoffatomen im Standard berechnen.

Es ist möglich, dass die neue Arbeit auf der nächsten Generalkonferenz für Maß und Gewicht im Jahr 2011 behandelt wird. Allerdings haben Wissenschaftler aus Georgien Konkurrenten. Beispielsweise arbeitet das Washington National Institute of Standards and Technology sehr aktiv am Konzept des elektronischen Kilogramms. Das Wesentliche der von ihnen vorgeschlagenen Methode ist wie folgt: Der Standard wird anhand der Stromstärke bestimmt, die erforderlich ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das eine Last von einem Kilogramm ausbalancieren kann. Diese Methode ist sehr gut, weil sie eine hohe Genauigkeit ermöglicht (sie basiert auf der Verwendung einer anderen Grundkonstante – der Planckschen Konstante), aber das Experiment selbst ist äußerst komplex.

Eine andere Version des neuen Standards ist eine Siliziumkugel, deren Parameter so berechnet sind, dass sie eine genau definierte Anzahl von Atomen enthält (diese Berechnung kann durchgeführt werden, da Wissenschaftler den Abstand zwischen einzelnen Atomen kennen und die Der Prozess zur Herstellung von reinem Silizium ist sehr gut etabliert. Eine solche Kugel wurde sogar geschaffen, doch es traten sofort Schwierigkeiten auf, die an die Schwierigkeiten des aktuellen Standards erinnern – mit der Zeit verliert die Kugel einige ihrer Atome und außerdem bildet sich darauf ein Film aus Siliziumoxid.

Der dritte Ansatz zur Erstellung eines Standards geht davon aus, dass er jedes Mal erstellt wird de novo. Um einen Massenstandard zu erhalten, ist es notwendig, Wismut- und Goldionen anzureichern, bis ihre Gesamtladung einen bestimmten Wert erreicht. Diese Methode wurde bereits als unbefriedigend erkannt: Sie nimmt zu viel Zeit in Anspruch und die Ergebnisse sind schlecht reproduzierbar. Im Allgemeinen werden mit hoher Wahrscheinlichkeit alle beschriebenen Methoden zur Erlangung eines neuen Kilogramm-Standards, mit Ausnahme der Methode, die auf der Verwendung der Avogadro-Zahl basiert, nur im Gedächtnis der Wissenschaftshistoriker bleiben, da im Gegensatz zu den anderen das Kilogramm Der Standard in Form eines Würfels aus dem Kohlenstoff-12-Isotop basiert auf der direkten Verwendung eines der grundlegenden Atomkonzepte.

Es ist unklar, ob sich der Kohlenstoffstandard allgemein durchsetzen wird oder ob Wissenschaftler einen neuen, bequemeren Weg finden werden. Aber es besteht kein Zweifel daran, dass der in Paris gelagerte Zylinder, der den Menschen 120 Jahre lang treu gedient hat, bald in den Ruhestand gehen wird.