Detaily článku

Nový systém jednotek SI vstupuje v platnost

Datum: 27.5.2019

soustava SI, kilogram

Od roku 2011 probíhala příprava změny definice stávajících jednotek na základě vazby k pevně stanoveným hodnotám přírodních konstant, která byla definitivně schválena na konferenci konané v listopadu 2018 ve Versailles a která následně 20. května 2019 vstoupila v platnost. Byl tak opuštěn i poslední fyzický etalon, kilogram, a všechny jednotky jsou tak reprodukovatelné s přesností alespoň na šest platných číslic díky definovaným fyzikálním vztahům.
V rámci nové soustavy SI „System International of Units“ je definováno 7 základních jednotek a na nich hodně aritmeticky závisejících odvozených jednotek.
Nebudeme se zde nabývat všemi zajímavostmi soustavy SI - ty si snadno najdete ve Wikipedii, z níž mimo jiné čerpá i tento článek.

Zde si uvedeme pro zajímavost jen základní jednotky:

Fyzikální veličina	Značka veličiny (doporučená)	Jednotka	Značka (závazná)
Délka	l (malé L), x, r atd.	metr	m
Hmotnost	m	kilogram	kg
Čas	t	sekunda	s
Elektrický proud	I (velké i), i	ampér	A
Termodynamická teplota	T	kelvin	K
Látkové množství	n	mol	mol
Svítivost	I_v (velké i s indexem malé v)	kandela	cd

Hlavní změnou oproti předchozím definicím SI je nahrazení definice kilogramu jiným zněním. Nemějme obavu - velikost jednotky se nemění, ale nové znění definice pouze zpřesňuje tu původní.

Staré znění:
Kilogram je roven hmotnosti mezinárodního prototypu kilogramu uloženého v Sévres u Paříže.

Nová definice:
Kilogram je definován fixací číselné hodnoty Planckovy konstanty h, aby byla rovna 6,626 070 15×10^-34, je-li vyjádřena jednotkou J.s, rovnou kg.m².s^-1, kde metr a sekunda jsou definovány pomocí c a delta v_Cs.

Toto je nejpodstatnější z navrhovaných změn.

Při určování hodnoty Planckovy konstanty byl zajímavý projekt "KILOGRAM" vedený Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) v Braunschweigu v Německu. V rámci tohoto projektu se vědci snažili přesně určit počet atomů izotopu ²⁸Si v definovaném objektu, který by odpovídal jednomu kilogramu.

Toto bylo možné pomocí růstu krystalu čistého izotopu ²⁸Si připraveného v Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ). Tento krystal měl prakticky zcela přesnou 3-dimenzionální mřížku. Byly vytvořeny koule s rozměry s přesností na 20 nm o poloměru 94 mm. Krystaly byly vytvořeny pomocí float-zone metody. Nepřesnost v určení hmotnosti kilogramu byla v rámci požadovaných 2 x 10^-8. To odpovídá 2,152538397 x 10²⁵ atomů ²⁸Si. S těmito hodnotami mohla být přesněji určena Avogadrova konstanta a následně i Planckova konstanta.

Kilogram z křemíku vytvořený výše uvedenou metodou vypadá následovně:

Více informací naleznete na: Original kilogram replaced.

Mezivýsledkem celého projektu jsou speciální metody na čištění křemíku tak, aby bylo dosaženo požadované přesnosti v koncentraci izotopů ²⁸Si. Tyto procesy mohou být zajímavé v různých oblastech od metrologie až po celý polovodičový průmysl, který je založen právě na křemíkových polovodičích.

Zdrojem informací je Chemeurope.
Kredit obrázku: Wikipedie a IKZ

Pro kompletní informace si přečtěte celý článek.