“国际标准千克码”神秘减轻50微克 科学家建议使用精确数量的碳原子来重新定义千克

winw

  据sciencedaily网站2007年9月21日报道，事实证明，没有任何人能够肯定地说，他能够在一段非常短的时间内不发生改变，而且至少是不止一个方面的改变。国际标准千克码是118年前使用铂和铱制成的圆柱体铸件，我们也将其称之为国际公斤原器。现在我们发现国际标准千克码已经失去了质量，最后一次检测约为50微克损失。尽管在靠近巴黎的一个设施内进行了严格保存，但是质量改变还是发生了。这对于全球所依赖的定义质量的国际标准而言不是一件好事。

  目前两名美国教授，一名是物理学家，一名是数学家。他们称现在是采用一种新方式和更加一流的途径来定义千克的时候了，新的质量在今天、明天和今后118年后都始终相同。他们发起了一项运动，旨在于使用千克来重新定义大量碳12原子的精确质量。

  美国乔治亚理工学院物理系退休教授罗纳德.F.福克斯说，“我们的标准将消除使用一种物理人造器来定义千克。我们希望用于千克定义的某种东西能够在理论上非常容易理解。”

  他们提议克（千分之一千克）从今天开始定义为精确的18 x 14074481（立方体）碳12原子的质量。  这项提议是由福克斯和乔治亚理工学院数学系退休教授斯尔杜.P.希尔共同提出来的。该提议是首个为阿伏加德罗常数分配确定值的提议。阿伏加德罗常数于十九世纪由意大利科学家阿米杜.阿伏加德罗提出的，常数代表了一种纯净物质一摩尔质量原子或分子的数量。例如，12克碳12原子的数量。然而，阿伏加德罗常数却并不是一个特定的数量，而一种具有一定范围的值，可以通过实验方法进行确定，但是却不能精确到单个原子。

  希尔半严肃地提出了一个问题，即阿伏加德罗常数是否是一个平均或不固定数值。2006年秋天福克斯和希尔向《物理文献》杂志投了一篇论文，他们提出将一个特定数量定义为常数，即在实验范围内将约十个可能值中的一个定义为常数。他们指出一个精确的阿伏加德罗常数同时还可以精确重新定义质量量度标准，即千克。

  他们的提议引起了《美国科学家》杂志编辑的关注，编辑希望在2007年3月份时刊登一份更加长和详细的文章介绍此提议。提议目前已经促使科学家们撰写了五篇论文，这其中包括了美国化学协会命名法、术语和符号委员会主席保罗.J.卡罗尔所撰写的一篇论文。卡罗尔认可了此项提议，并建议将数量分为12个，福克斯和希尔在一份附录中将他们的最终数量从8改成了6。因此根据新提议，阿伏加德罗常数成了84446886（立方体），仍牌可接受的值范围之内。

  2007年9月，福克斯在CNN网站上宣读了一份有关国际公斤原器质量流失的美联社新闻报道文章。虽然美联社称损失的质量非常的小，但是福克斯却认为这一损失的微小质量对于超亚纳秒和超亚纳米测量有着重大的影响。

  为此福克斯和希尔对《物理文献》杂志上刊登的另外一篇文章进行了抨击。该文章提出将克重新定义为一摩尔碳12质量的十二分之一，一摩尔长期以来被定义为阿伏加德罗原子数量。现在他们希望他们的理念能够引起更多人的兴趣，从而最终在2011年国际重量和测量委员会会议上成为千克标准提案的竞选标准之一。

  目前至少已有另外两种重新定义千克的提议处于讨论之中。他们提出使用纯净硅原子球来取代铂铱圆柱体，使用一种名为“瓦特平衡”的装置，即电磁能来定义千克。这两种提议都能改善现有标准，但是这两种提议却没有福克斯和希尔提出的简单，也没有他们的精确。

  希尔说，“使用一个完美的数字立方体来定义这些常数具有相同重要意义，即这些整数中的8或9定义秒和光速度。一个千克的纯数学定义在实验中具有中性，研究人员可以利用各种实验方法得到他们希望得到的近似精确质量。”

  千克是最后一个由物理人造物品来定义的关键标准，而不是由一个基本物理属性来定义的标准。例如1983年，我们利用光在1/299,792,458秒内传播的距离来定义米，取代了两头带有标签的金属棒。

  福克斯说，“我们估计此项提议会引发一些公众性争议。我们希望科学家、科学教师和其它人能够思考这一问题，因为我们认为他们会受此问题的冲击。公众讨论可以在确定如何定义世界上最基本的物理常数方面扮演重要角色。千克重新定义问题对世界未来技术发展具有重大影响。当我们在制定物理和化学度量单位时，获得尽可能高的精确度至关重要。这些标准能够真实地定义精确的限度。缺乏精确标准将使你在得出结论时面临一些矛盾。而一个唯一的标准却可以消除这些矛盾。虽然新的定义会消除质量物理代表物的需求，但是那些希望有物理人造物品的人们仍然可以有。尽管碳不可能实实在在的形成一个具有正确数量原子的完全立方体。要建造这样一个立方体可能需要耗费一些时间。”

  福克斯写到，“你可以想像有一块物质，实实在在地具有确定的原子数量在其中。假如你能够通过使用某种自我组装程序来建造一个新千克人造碳物体（通过一个原子接一个原子的方式来建造）可能需要耗费几十亿年的时间。但是事实上根本不需要这样做。即使你建造了一个完美的千克标准物体，它也会因为单个原子脱落或者吸收而立即变得不精确。”

  英文原文链接参见：http://www.sciencedaily.com/releases/2007/09/070921110735.htm

本消息为中国科技信息网独家报道，转载请注明出处：中国科技信息网Chinainfo。否则，将保留追究其法律责任的权利。

醉乡常客

怪不得缺斤少两的越来越多！