Kilogram jde do důchodu v roce 2018
Slavný válec ze slitiny platiny a iridia uložený v Mezinárodním ústavu pro míry a váhy v Sevres u Paříže míří do výslužby. K jeho náhradě pomůže i nově určená hodnota Avogadrovy konstanty.
Navzdory času prázdnin by měli školáci zbystřit. Avogadrova konstanta se mění. Ten, kdo si ze školních lavic pamatuje, že číslo udávající počet atomů nebo molekul v jednom molu má hodnotu 6,022 x 1023, může nerušeně pokračovat v letních radovánkách. Nově byla Avogadrova konstanta spočítána na 6,02214082 (11) x 1023, přičemž jedenáctka v závorce vyjadřuje nejistotu, s jakou byla spočítána poslední číslice 2. Výsledky školních úloh tedy nový údaj nijak zásadně neovlivní.
Není lehké si představit, co se za Avogadrovou konstantou skrývá. Ve srovnání s její hodnotou bledne nejen počet zrnek písku na Zemi, ale dokonce i počet hvězd ve vesmíru. Přesto se 6,022 x 1023 molekul vody – tedy jeden mol této tekutiny – vejde na několik čajových lžiček.
Nový přepočet ukázal rozdíl
Mezinárodní tým pod vedením Giovanniho Many z turínského Instituto Nazionale di Ricerca Metrologica spočítal atomy v kilogramové kouli čistého izotopu křemíku Si-28. Křemík krystalizuje v krychličkách tvořených osmi atomy. Z velikosti jednotlivých atomů a jejich vzdálenosti v krystalu se dá spočítat, kolik atomů se do křemíkové koule vejde. Vědci se na každou miliardu napočítaných atomů přepočítali nejvýše o dvacet. Při posledním přepočtu v roce 2011 dosáhla tato chyba třiceti atomů. Ve studii publikované ve vědeckém časopise Journal of Physical and Chemical Reference Data stanovil Manův tým novou hodnotu Avogadrovy konstanty jako jakýsi kompromis mezi novým měřením a starším výsledkem z roku 2011, protože každý z těchto údajů je zatížen určitou chybou.
Pro vědce má i relativně malé zpřesnění zásadní význam. Kromě jiného pomůže nově definovat jednotku hmotnosti jeden kilogram. Ten je dnes definován jako hmotnost shodná s hmotností standardu vyrobeného ze slitiny platiny a iridia a uloženého v Mezinárodním ústavu pro míry a váhy v Sevres u Paříže. Taková definice je hodně nešikovná, protože s jediným standardem ze Sevres musí porovnávat své váhy celý svět. Proto by měl být v roce 2018 kilogram definován nově pomocí Planckovy konstanty.
Demokracie nutná i v metrologii
Giovanni Mana k tomu říká: „V metrologii je zásadní, aby byla zajištěna nezávislost a demokracie a abychom vyloučili monopol jedné laboratoře. Zpřesnění Avogadrovy konstanty je jen jedním z mnoha kroků tímto směrem.“
Nová definice musí zaručit, že se kilogram nezmění a bude odpovídat starému platino-iridiovému válci ze Sevres. K tomu napomůže nepřímo i přesněji stanovená Avogadrova konstanta. Hodnotu Planckovy konstanty lze odvodit z Avogadrovy konstanty a z dalších základních fyzikálních konstant, jejichž hodnoty znají vědci velice přesně. Pokud tedy známe s menší chybou Avogadrovu konstantu, bude přesnější nejen stanovení Planckovy konstanty, ale také nová definice kilogramu.
Nově určená hodnota Avogadrovy konstanty nebude použita přímo k nové definici kilogramu. Poslouží ale k nezávislému ověření hmotnosti jednoho kilogramu definované jinou metodou.
Nejposlouchanější
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.
Václav Žmolík, moderátor
Tajuplný ostrov
Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.
