Ученые из берлинского Института роста кристаллов работают над созданием нового эталона килограмма. Это будет шар правильной формы из кремния-28. Он должен заменить существующий уже более 100 лет цилиндр из платиноиридиевого сплава, который хранится в Международном бюро мер и весов во французском Севре.
Немецкий проект «Килограмм-2», целью которого стало создание из монокристалла изотопа кремния-28 нового эталона килограмма, вступил в завершающую стадию. С самого начала было необходимо изготовить кристалл, в котором точно определяется число и тип атомов. Зная массу каждого атома, можно подсчитать вес эталона. Для этих целей ученые попробовали использовать кусок натурального кремния. Однако определение количественного соотношения различных изотопов кремния в таком куске до сих пор привносило значительную погрешность в измерениях.
Новый кристалл должен был исправить ситуацию. Исследователи потратили около полугода, избавляя кремний от «лишних» элементов. В результате своих усилий они получили кристалл с чистотой 99,995 %, то есть он стал содержать один «чужой» атом на каждые 10 миллионов атомов кремния. Теперь измерить вес эталона можно будет с погрешностью всего в несколько сотых долей миллиграмма. Кремний удобен еще и тем, что его образцы хоть и будут терять атомы, но темп их потери можно определить с высокой точностью и вовремя внести необходимые коррективы. Экспериментальная часть проекта продолжится до середины 2015 года. Полученный кристалл отправят в Физико-техническое федеральное ведомство Германии в Брауншвайге, где из него сделают две идеальные сферы весом один килограмм каждая.
Отрадно, что в проекте приняли участие и российские ученые, в частности, специалисты Электрохимического завода города Зеленогорска, что в Красноярском крае, и Института химии высокочистых веществ РАН в Нижнем Новгороде. Они синтезировали и выращивали кристалл, из которого потом «вырос» эталон.
Международный эталон килограмма представляет собой цилиндр диаметром и высотой 39,17 мм из платиноиридиевого сплава (90 % платины, 10 % иридия). Он хранится под тремя герметичными стеклянными колпаками. Эталон был выпущен Генеральной конференцией по мерам и весам на основе Метрической конвенции (1795). После того как было обнаружено, что международный эталон килограмма с течением времени дает отличия в массе, МКМВ в 2005 году рекомендовал переопределить килограмм с помощью фундаментальных физических свойств.
Изготовлены также точные официальные копии международного эталона, которые используются как национальные эталоны килограмма. Всего было создано более 80 копий. Две копии международного эталона были переданы России, они хранятся во ВНИИ метрологии им. Менделеева. Примерно раз в 10 лет национальные эталоны сравниваются с международным. Эти сравнения показывают, что точность национальных эталонов составляет примерно 2 мкг. Так как они хранятся в тех же условиях, нет никаких оснований считать, что международный эталон точнее. По разным причинам за сто лет международный эталон теряет немного своей массы. Однако, по определению, масса международного эталона всегда в точности равна одному килограмму.
