Verdens rundeste kule er fremstilt av rent silisium (28Si). Den er presis 1 kg, som inneholder ganske nøyaktig 2,15 x 10^25 – eller 215 kvadrillioner – silisiumatomer. Materialet alene har en spottpris på 8 millioner kroner!
Prisen på den perfekte kulen er imidlertid uvurderlig.
My jevnere enn planeten
Hvis kulen, som er verdens rundeste objekt, skulle blåses opp til størrelse med jordkloden, ville forskjellen mellom den høyeste toppen og dypeste gropa bare være rundt 14 meter. Til sammenligning er forskjellen mellom toppen av Mount Everest og bunnen av Marianergropen her på jorda over 22.000 meter. Silisiumkulen er dermed over 1500 ganger glattere enn jordkloden.
Måleenhet
Det har tatt flere tusen timer å lage den perfekte kulen. Ganger man det opp med en normal timelønn og legger til 8 millioner kroner i utgifter til materialet, snakker vi en temmelig spinnvill pris på en kule. Så hvorfor gjøre det?
Svaret ligger i vekten: nemlig som måleenhet for kilogrammet. Du vet, massen som vi bruker når vi skal snakke om heftige forsterkere og høyttalere. Og som vi kjenner på kroppen når vi løfter dem!
Det perfekte kilogram
I 1793 ble en standard måleenheten for masse bestemt som vekten av en liter vann ved fryse-/smeltetemperaturen 0 grader celsius. Dette ble deretter forandret til 3,98 grader, hvor vannet er på sitt tetteste og dermed tyngste. Tyngden ble definert som et kilogram (først het det grav, deretter delt inn i tusen gram, for så å ganges tilbake opp til tusen gram, altså et kilogram).
Rent platina
Ut ifra denne måleenheten ble det laget et lodd av rent platina, til arkiveringsformål. Arkivenes kilogram, ble det kalt. Dette loddet representerte nå det definitive kilogrammet, og massen på 1 kg var ikke lenger bundet til massen av vann, men til dette loddet.
Ny legering
I 1889 ble kilogrammet oppgradert til et sylinder av en legering mellom platina og iridium. Loddet ble kalt Det internasjonale prototype kilogram (IPK), og befinner seg i et nærmest ugjennomtrengelig hvelv utenfor Paris. Dette er den eneste gjenstanden i hele universet hvis masse tilsvarer nøyaktig 1 kg! Eller, den gjorde det. Man har nemlig kommet frem til at loddet i løpet av over 120 år har mistet rundt 50 mikrogram. Det viser seg nemlig at platina-iridium ikke er helt stabilt over tid.
Silisium – en ny kilostandard
At den definitive måleenheten for kilogrammet kan miste masse over tid, kan ikke aksepteres. Derfor har et forskningsteam ledet av Ms. Katie Green ved CSIRO http://www.csiro.au/ (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) i Australia jobbet med en ny standard. Denne er endelig klar.
Antall atomer bestemmer kiloen
Den perfekte kulen av silisium som forskere nå har fremstilt, er fremdeles en fysisk enhet som teoretisk kunne vært like skjebnesvangert som platinairidiumet som til nå har vært brukt. Derfor har forskerne i tillegg beregnet nøyaktig antall atomer som er i kulen. Det er dermed vekten av et gitt antall silisiumatomer som nå er den nye standarden for kilogrammet. Antallet har kunne beregnes nøyaktig fordi kulen er av rent silisium, dermed uten molekylære forskyvinger som kan forekomme i en legering. I tillegg inneholder kulen kun én isotop av silisium (28Si), altså ingen variabler på atomnivå.
Kulen bestemmer Avogadokonstanten
Ut ifra silisiumkulen kan man deretter redefinere den såkalte Avogadrokonstanten, som brukes i kjemien til å bestemme molar masse. Altså hvor stor plass et grunnstoff tar i forhold til vekt. Massetett het på atomnivå, altså. Konstanten er basert på kilogrammet, og defineres som antallet atomer som finnes i 12 gram av karbonet C-12. Men siden arkivenes kilogram har forandret seg, er dette problematisk. En konstant som er basert på en variabel er et dilemma. Men, ved i stedet å bruke antallet atomer i den perfekte silisiumkulen, kan man nå fastsette Avogadrokonstanten en gang for alle, som så igjen definerer kilogrammet – og ikke omvendt. Med den nye formelen tilsvarer Avogadrokonstanten antallet silisiumatomer i kulen, ganget med 0,028.
Dermed har man nå et kilogram som er fastsatt ut av en konstant, og som ikke kan variere. Skulle dermed kulen bli ødelagt eller forsvinne, har dette ingen effekt på definisjonen av kilogrammet. Ettersom kilogrammet ikke lenger er definert av et objekt, men av et konsept. Man kan dermed si at 1 KG = 2,15 x 10^25 silisiumatomer. Eller hva nå det helt korrekte antallet er.
Introduseres 2014?
Hvorvidt dette blir den endelige løsningen på kilogrammet, gjenstår å se, men forskerne mener det er stor sannsynlighet for det. Og det kan skje så tidlig som i 2014.
Se den meget interessante videoen under for mer informasjon.
