这么看确实很不便利 , 假如现在仍旧使用这一定义的千克 , 那么大家的体重秤前可能需要有一个带刻度的试管 。 称体重前还要找到纯水 , 并将温度控制在标准的4摄氏度内 , 只是想想就非常麻烦 。 后来在1882年时 , 由英国Johnson-Matthey公司制作的KIII作为国际千克原器 , 随后在1889年第一节国际计量大会上将这原器的质量定义为1千克 。
完美球体想要替换的就是这个国家千克原器 , 它是一个高为39毫米 , 底面直径也为39毫米的“正圆柱体” 。 制作材料是铂铱合金 , 具有高硬度、高熔点和高耐蚀能力等特性 。 值得一提的是 , 国际千克原器的铂含量是90% , 铱含量是10% , 合金密度为21500千克/立方米 , 而添加铱正是为了增加它的耐腐蚀性 。
铂铱合金
这之后国际计量局还复制了多个分发给一些国家 , 后来将原品与复制品进行比对后发现质量值变化了约50微克 。 这一误差使得大家觉得 , 千克的定义应当重新考量 , 或者说这个器物应该被其他更精确的东西替代 。
以普朗克常数定义千克在2018年第26届国际计量大会上对千克进行了重新定义 , 这次是使用普朗克常数来定义的 。 因为普朗克常数将会永远定义为6.62607015×10-34J·s , 所以科学家们可以通过这个固定的数值 , 来推导出一千克的质量 。
科学界认为 , 使用普朗克常数来定义千克的数值 , 就像是当年人们让米成为了光速的单位一样 , 这种做法是极具跨越性的 。 当然 , 为了完成这次全新的定义 , 科学家们也付出了几十年的努力 。
具体定义为:取普朗克常数的稳定数值为6.62607015×10-34 , 再将其以单位焦耳 ×秒来表示 , 该单位又等同于kg m2s-1, 其中的米和秒分别用c和?νCs来定义 。
为此还使用了精确的基布尔秤 , 它看起来有些像天平秤 , 但是却能让机械力和电磁力达成平衡 。 科学家表示 , 正是有基布尔秤的存在 , 才使这种新的定义成为可能 。
已经制造出纯度为99.9999%的硅在描述完美球体的材料时 , 我们提到了它是使用利用离心机提纯的高纯度硅制作的 , 但是那个硅的纯度还是没有达到科学家心里的标准 。 美国国家标准与技术研究院团队在后来生产出了更高纯度的硅 。 据悉 , 这乙材料99.9999%以上的成分都是硅28 , 剩下的不到百万分之一为硅29 。
实验室的科学家认为 , 这样高纯度的硅对构建使用量子信息系统十分重要 , 可以为日后的量子计算打下基础 。 看到这里不禁感叹 , 我们不仅对于广阔的宏观世界知之甚少 , 对于微观世界的探索也遇见了许多的困难 。
在全新的科学理论横空出世时 , 人们才发现 , 从前我们以为窥见的世界的全部 , 不过是世界的“一根汗毛” 。 而科学就是不断被质疑 , 才能不断进步的一门学科 。
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