А как же оно тикает?

Росатом поставит в Германию изотоп для создания эталона массы нового поколения




Росатом в четвёртом квартале 2018 года поставит в Германию изотоп кремния-28 (²⁸Si) для международного научного проекта "Килограмм-3" по созданию эталона массы нового поколения, сообщили ТАСС в пресс-службе Топливной компании ТВЭЛ (входит в Росатом).

"В 2018 году Электрохимический завод (АО "ПО ЭХЗ", входит в ТВЭЛ) завершит поставки изотопа поликристаллического моноизотопного кремния ²⁸Si в рамках реализации международного научного проекта "Килограмм-3", направленного на создание эталона массы нового поколения".

"Последняя отгрузка в Германию партии стабильного изотопа кремния ²⁸Si в форме поликристалла намечена на четвёртый квартал 2018 года", - говорится в сообщении.

В 2005 году по рекомендации Международного бюро мер и весов были инициированы действия по разработке новых определений основных единиц измерения, в том числе единицы массы - килограмма.

Изготовленный более ста лет назад платино-иридиевый эталон килограмма, который хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр около Парижа, постепенно теряет массу.

В рамках проекта создан новый эталон в виде шара идеальной сферической формы из поликристаллического кремния, обогащённого по стабильному изотопу ²⁸Si, с отклонением от сферичности менее 30 нм.

Согласно годовому отчёту АО "ТВЭЛ", первый кристалл кремния, обогащённого по изотопу кремний-28, был наработан и поставлен АО "ПО "ЭХЗ" для международного проекта по созданию эталона массы "Килограмм-3" в 2016 году.

Координатором проекта и заказчиком по контракту выступает физико-техническое федеральное ведомство Германии РТВ (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) - национальный немецкий метрологический институт в Брауншвейге.

ЭХЗ выбран не случайно - предприятие является одним из мировых лидеров в области обогащения стабильных изотопов.

"Кроме того, в рамках проекта учёные планируют уточнить одну из важнейших констант фундаментальной физики - число Авогадро (количество атомов в одном моле вещества)", - отмечают в ТВЭЛ.

для тех кто не понимает, зачем это всё нужно... 





хотя имхо - можно точность еще увеличить. 30 нм - это довольно много. Но в целом - скоро это не будет иметь значения, потому-что масса килограмма скоро замкнется на саму себя.

Цитата: Dobryаk от 14.08.2018 15:32:01... в рамках проекта учёные планируют уточнить одну из важнейших констант фундаментальной физики - число Авогадро (количество атомов в одном моле вещества)",

Разве число Авогадро не является производным от величины килограма? Если бы килограмм был вдвое тяжелее, то и число Авогадро было бы вдвое больше.

Цитата: adolfus от 29.08.2018 13:40:05Разве число Авогадро не является производным от величины килограма? Если бы килограмм был вдвое тяжелее, то и число Авогадро было бы вдвое больше.

Давным давно школьников учили системе единиц CGS = сантиметр-грамма-секунда. В ней эти три единицы задаются некими эталонами. Число Авогадро по школьному определению есть число атомов в 12 граммах атома углерода-12.  В этом смысле безразмерное число Авогадро действительно оказывается привязанным к размерному числу — граммам. 

Цитата: Dobryаk от 29.08.2018 13:54:04Давным давно школьников учили системе единиц CGS = сантиметр-грамма-секунда. В ней эти три единицы задаются некими эталонами. Число Авогадро по школьному определению есть число атомов в 12 граммах атома углерода-12.  В этом смысле безразмерное число Авогадро действительно оказывается привязанным к размерному числу — граммам.

Я о том и говорю -- если бы грамм был тяжелее, то и число Авогадро было бы больше. Поэтому оно не может являться фундаментальной физической постоянной. Это просто число, значение которого полностью зависит от единицы массы, как следует из его определения и молярного веса.

Цитата: adolfus от 29.08.2018 17:30:51Я о том и говорю -- если бы грамм был тяжелее, то и число Авогадро было бы больше. Поэтому оно не может являться фундаментальной физической постоянной. Это просто число, значение которого полностью зависит от единицы массы, как следует из его определения и молярного веса.

всё ровно наоборот, а уточнения это обходные технологии по разгребанию нарастающих погрешностей из-за ложного восприятия окружающего мира
                                                       

Цитата: Dobryаk от 29.08.2018 13:54:04Давным давно школьников учили системе единиц CGS = сантиметр-грамма-секунда. В ней эти три единицы задаются некими эталонами. Число Авогадро по школьному определению есть число атомов в 12 граммах атома углерода-12.  В этом смысле безразмерное число Авогадро действительно оказывается привязанным к размерному числу — граммам.

Ну да . А килограмм ( уникум в  метрической  системе)  произошёл от литра воды , "взятого из грязной реки Темза" во время Великой Французской Революции . (Хорошо , хоть метр до этого намерили) :)  
PS А от СГС физики до сих пор "тащатся". Многое безразмерно  .   Не-физикам это не важно. СИ - стандарт . Хотя и имперские в ходу (задолбали эти 2.54)  :(  

Цитата: adolfus от 29.08.2018 17:30:51Я о том и говорю -- если бы грамм был тяжелее, то и число Авогадро было бы больше. Поэтому оно не может являться фундаментальной физической постоянной. Это просто число, значение которого полностью зависит от единицы массы, как следует из его определения и молярного веса.

Это просто выбор нового эталона массы. Старые не подходят, т.к. хранясь в разных местах, за 50 лет показали расхождение в 50мкг.
Теперь решили сделать супер гладкий шар из кремния28, по сути монокристалл,  размеры которого меряют лазером, т.е. имеющим +\- одинаковое количество атомов и следовательно стабильно воспроизводимого. Т.е. эталон массы начали танцевать не от литра воды при 4С, а от количества молекул, что более стабильно.

Цитата: wow от 29.08.2018 21:37:19Это просто выбор нового эталона массы. Старые не подходят, т.к. хранясь в разных местах, за 50 лет показали расхождение в 50мкг.
Теперь решили сделать супер гладкий шар из кремния28, по сути монокристалл,  размеры которого меряют лазером, т.е. имеющим +\- одинаковое количество атомов и следовательно стабильно воспроизводимого. Т.е. эталон массы начали танцевать не от литра воды при 4С, а от количества молекул, что более стабильно.

 "...а от количества молекул" .... Возможно от количества структурных элементов? (коими являются всякие атомы- молекулы- ионы и проч. мелочь , с дефектами ) .Да и  Моль отвязали от килограмма , привязали к Авогадро (но даже здесь не постулатом, а  измеряемым значением (кто хочет- пусть уточняет) ). 

Цитата: wow от 29.08.2018 21:37:19Это просто выбор нового эталона массы. Старые не подходят, т.к. хранясь в разных местах, за 50 лет показали расхождение в 50мкг.
Теперь решили сделать супер гладкий шар из кремния28, по сути монокристалл,  размеры которого меряют лазером, т.е. имеющим +\- одинаковое количество атомов и следовательно стабильно воспроизводимого. Т.е. эталон массы начали танцевать не от литра воды при 4С, а от количества молекул, что более стабильно.

Речь-то шла не про эталон массы, а об уточнении числа Авогадро, читайте исходный пост Добряка.

Молярная масса углерода в таблице элементов указана не 12г ровно, а 12,01хх. Откуда это берется? От измеренной массы атома помноженной на число Авогадро, значение которого определено с точностью, заданной на момент издания текущей версии таблицы. Масса атома меряется уже в отношении к эталону килограмма, но число Авогадро-то от этого не меняется.

Цитата: rommel.lst от 30.08.2018 05:09:55Речь-то шла не про эталон массы, а об уточнении числа Авогадро, читайте исходный пост Добряка.

Молярная масса углерода в таблице элементов указана не 12г ровно, а 12,01хх. Откуда это берется? От измеренной массы атома помноженной на число Авогадро, значение которого определено с точностью, заданной на момент издания текущей версии таблицы. Масса атома меряется уже в отношении к эталону килограмма, но число Авогадро-то от этого не меняется.

Метрология — хитрая наука. В свое время судовые хронометры, которые были нужны для определения долготы в Мировом океане, были сродни по сложности изготовления ускорителям нашего времени. Сегодня их вытеснили атомные часы. Ровно также палку метровой длины вытеснила длина волны излучения в атомных переходах. 

Единиц измерения много, каждая из них удобна одна в оптике, другая в электротехнике, третья в ядерной физике , четвертая в теоретической физике, в которой скорость света и (перечеркнутая) постоянная Планка равны просто единице и которая фантастически удобна в употреблении (но только теоретикам!)! — хотя все эти единицы  в конце-концов выражаются через те же сантиметр-грамм-секунда. 

И есть система СИ, на редкость ублюдочная для занимающихся электродинамикой и никуда негодная в теорфизике. 

Все эти единицы  делятся на те, которые поддаются прецизионному измерению, и те, которые измеряются все еще неважно. И в каждой области науки есть свои эталоны. Например, гравитационная константа Ньютона известна из всех  фундаментальных постоянных  хуже всего. 

Любой грамотный экспериментатор скажет, что по настоящему прецизионным может быть только такой эксперимент, в котором первичной измеряемой величиной является частота.   Обсуждается на полном серьёзе возможность перехода к системе единиц, в которой вместо эталона длины вводится скорость света, которая декретно принимается равной 300 тыс км/сек. По сути, выпячивается роль атомных часов. Тема, по сути, бесконечная...

Цитата: rommel.lst от 30.08.2018 05:09:55Речь-то шла не про эталон массы, а об уточнении числа Авогадро, читайте исходный пост Добряка.

Молярная масса углерода в таблице элементов указана не 12г ровно, а 12,01хх. Откуда это берется? От измеренной массы атома помноженной на число Авогадро, значение которого определено с точностью, заданной на момент издания текущей версии таблицы. Масса атома меряется уже в отношении к эталону килограмма, но число Авогадро-то от этого не меняется.

Я так понял, что число Авогадро (т.е. один моль) сейчас берут не от 1/12 углерода, а от кремневой сферы. Из Вики: "Официально принятое в 2010 году значение числа Авогадро было измерено при использовании двух сфер, изготовленных из кремния-28. Сферы были получены в Институте кристаллографии имени Лейбница и отполированы в австралийском Центре высокоточной оптики настолько гладко, что высоты выступов на их поверхности не превышали 98 нм. Для их производства был использован высокочистый кремний-28, выделенный в нижегородском Институте химии высокочистых веществ РАН из высокообогащённого по кремнию-28 тетрафторида кремния, полученного в Центральном конструкторском бюро машиностроения в Санкт-Петербурге."
Вопрос откуда взяли размер сферы? Привязали его  к весу  действующего эталона кг. Т.е. уточнить число Авогадро - это посчитать, как можно точнее, число  структурных элементов в сфере , весящей столько, сколько современный платино-иридиевый  эталон кг. Тем самым впоследствии взять за основу в определении кг уже новое назначенное число Авогадро, отказавшись от старых эталонов массы.
 Согласитесь, иметь за эталон просто число приятнее, чем какие-то куски сплавов. Т.е. делаем сферу, как можно точнее,  таких -то размеров (кстати, размер  ни где не указан, но судя по тому, что привязяли к действующему кг, какое-то  муторное число цифр после запятой),( а размеры, кстати, можем задать очень точно, до половины длины волны, хоть рентгеновского излучения,) и имеем сразу два эталона. Взвесив -  эталон кг, зная структуру кристалла кремния28 - число Авогадро.

Цитата: rommel.lst от 30.08.2018 05:09:55Речь-то шла не про эталон массы, а об уточнении числа Авогадро, читайте исходный пост Добряка.

В 2010 году мы обсуждали этот вопрос, начиная с поста Добряка - https://glav.su/foru…sage787841 и ещё пару страниц. Интересно почитать.

В качестве эталона массы, до настоящего времени, принимается, всё таки, древний платиново-иридиевый стандарт. Довольно толковая статья, по этому поводу, изложена в Вики .

Цитата: ДядяВася от 30.08.2018 19:11:34В 2010 году мы обсуждали этот вопрос, начиная с поста Добряка - https://glav.su/foru…sage787841 и ещё пару страниц. Интересно почитать.

Спасибо, почитал. Хорошо изложил ArtOfMan суть дела: "Идея в том, что если мы захотим обновить все наши вторичные эталоны через 50 лет, то мы можем (теоретически) изготовить новую сферу. Короче, политика партии такая, что стандартом должен быть объявлен не искуственный предемет, а "рецепт", по которому этот премет можно сделать. И главным параметром эффективности рецепта является его воспроизводимость - то есть если две разные группы сделают две гири по одному рецепту, различие должно быть как можно меньше. И вся интрига в том, что проект Авогадро по этому параметру неожиданно догнал конкурентов - ватт-весы. Все они сейчас выходят на уровень где-то в районе 10^-8, если мне не изменяет память. Короче, по слухам, определение килограмма могут поменять уже в 2012 году, а претендентов два - Авогадро и ватт-весы. Старая система с платиновыми эталонами все равно уже намного хуже, чем оба новых проекта."

Цитата: wow от 30.08.2018 20:44:47Спасибо, почитал. Хорошо изложил ArtOfMan суть дела: "Идея в том, что если мы захотим обновить все наши вторичные эталоны через 50 лет, то мы можем (теоретически) изготовить новую сферу. Короче, политика партии такая, что стандартом должен быть объявлен не искуственный предемет, а "рецепт", по которому этот премет можно сделать. И главным параметром эффективности рецепта является его воспроизводимость - то есть если две разные группы сделают две гири по одному рецепту, различие должно быть как можно меньше.

А что мешает сделать новый рецепт по старому, платиново-иридиевому рецепту. Обмеряем 1 млн. раз старый стандарт (находим его объём), определяем его хим. состав (причин изменения изотопного состава нет), и, рецепт готов. Всё проще, чем нарабатывать Si-28 и т.д.

Цитата: wow от 30.08.2018 20:44:47И вся интрига в том, что проект Авогадро по этому параметру неожиданно догнал конкурентов - ватт-весы. Все они сейчас выходят на уровень где-то в районе 10^-8, если мне не изменяет память. Короче, по слухам, определение килограмма могут поменять уже в 2012 году, а претендентов два - Авогадро и ватт-весы. Старая система с платиновыми эталонами все равно уже намного хуже, чем оба новых проекта."

Согласно ВИКЕ, разговоры перенесли на 2018 г. Чем кремний лучше платиново-иридиевого стандарта (по крайней мере временные характеристики, которые для старого стандарта уже известны) не понятно.

Цитата: ДядяВася от 30.08.2018 21:46:52А что мешает сделать новый рецепт по старому, платиново-иридиевому рецепту. Обмеряем 1 млн. раз старый стандарт (находим его объём), определяем его хим. состав (причин изменения изотопного состава нет), и, рецепт готов. Всё проще, чем нарабатывать Si-28 и т.д.


Согласно ВИКЕ, разговоры перенесли на 2018 г. Чем кремний лучше платиново-иридиевого стандарта (по крайней мере временные характеристики, которые для старого стандарта уже известны) не понятно.

ну наверное кво первых кремний высоуой чистоты промышленными методами легче получать, а во вторых Si-28 легче сепарировать из природной смеси изотопов (мне как-то непонятно как вообще сепарировать ирридий из природной смеси изотопов -191 и 193 - если он практически ни в какие реакции не всупает). Надобно бы еще посмотреть что там с сорбцией газов на поверхности у обоих элементов, что влияет на точность и практичность

Цитата: GrinF от 31.08.2018 07:06:28... иридий ... . Надобно бы еще посмотреть что там с сорбцией газов на поверхности у обоих элементов, что влияет на точность и практичность

Сорбция против закона Архимеда, как муха против слона? Поэтому гиря в вакууме. Или Вы имеете в виду сорбцию стеклянного пара, что прет из колпака, которым все там накрыто?

Цитата: adolfus от 31.08.2018 08:41:04Сорбция против закона Архимеда, как муха против слона? Поэтому гиря в вакууме. Или Вы имеете в виду сорбцию стеклянного пара, что прет из колпака, которым все там накрыто?

Ну окромя стекла емть еще газ - даже если там атмосфера 10^-7 торр, который таки имеет свойство морбироваться на дефектах кристаллической решетки на поверхности шара ...у иридия на в орбитали  неспраенных 3 электрона, у кремния на p 2 электрона 

Цитата: GrinF от 31.08.2018 09:09:35Ну окромя стекла емть еще газ - даже если там атмосфера 10^-7 торр, который таки имеет свойство морбироваться на дефектах кристаллической решетки на поверхности шара ...у иридия на в орбитали  неспраенных 3 электрона, у кремния на p 2 электрона

Если молекулы воздуха плотно и торчком уложить по поверхности эталона, его масса подрастет на 15 нанограммов. На самом деле будет вчетверо меньше, поскольку больше одной молекулы азота или кислорода атом платины не удержит. Есть где-нибудь в мире весы с точностью в 10^{-9}?
Насчет числа Авогадро написано в бумажке, выпущенной бюро мер и весов (BIPM). Это число наряду с постоянной Планка, Больцмана, зарядом электрона будет зафиксировано (что, тем не менее, не делает его фундаментальной физической постоянной). Из них будут выведены килограмм, ампер, кельвин и моль.

Цитата: с 416 страницыResolution 1 adopted by the CGPM at its 24thmeeting (2011), which takes note of the intention of the International Committee for Weights and Measures (CIPM) to propose a revision of the SI that links the definitions of the kilogram, ampere, kelvin, and mole to exact numerical values of the  Planck  constant h,  elementary  charge e,  Boltzmann  constant k,  and Avogadro  constant N_A, respectively, and which revises the way the SI is defined including the wording of the definitions of  the  SI  units  for  time,  length, mass,  electric  current,  thermodynamic  temperature,  amount  of substance,  and  luminous  intensity  so  that  the  reference  constants  on  which  the  SI  is  based  are clearly apparent,

Цитата: adolfus от 31.08.2018 14:54:06Если молекулы воздуха плотно и торчком уложить по поверхности эталона, его масса подрастет на 15 нанограммов. На самом деле будет вчетверо меньше, поскольку больше одной молекулы азота или кислорода атом платины не удержит. Есть где-нибудь в мире весы с точностью в 10^{-9}?

Если не ошибаюсь то декларируемая точность проекта авагадро 10^- 8....

Цитата

Насчет числа Авогадро написано в бумажке, выпущенной бюро мер и весов (BIPM). Это число наряду с постоянной Планка, Больцмана, зарядом электрона будет зафиксировано (что, тем не менее, не делает его фундаментальной физической постоянной). Из них будут выведены килограмм, ампер, кельвин и моль.

А постоянную больцмана каким методом фиксировать будете?