Además de Ampere, Kelvin, Mol y Co., el kilogramo también se define ahora por una constante natural. En términos concretos, esto significa que el kilogramo original, que ha sido la medida de todas las cosas durante 130 años, ahora tienecumplió su propósito en París. Esto es posible gracias a los cristales individuales cultivados a partir del silicio 28 altamente enriquecido isotópico en el Leibniz-Institut für Kristallzüchtung IKZ.
El nuevo Sistema Internacional de Unidades SI fue adoptado en la 26a Conferencia General de Pesos y Medidas en París el 16 de noviembre de 2018. Ahora el sistema entró en vigor oficialmente el 20 de mayo de 2019, el Día Mundial de la Metrología. De ahora en adelante,7 constantes naturales forman la base de todas las medidas.
En adelante, una nueva definición para el kilogramo es válida usando la constante de Planck y, por lo tanto, esta unidad ya no se determina a través de la masa del "kilogramo original". Las comunidades científicas y de alta tecnología se benefician principalmente de esto. El IKZ jugó unpapel decisivo en el reemplazo del objeto artificial de casi 130 años del kilogramo original, porque los cristales estructuralmente perfectos de silicio 28 isotópicamente puro Si-28, enriquecimiento hasta 99.9995% cultivados en el IKZ fueron de importancia decisiva paraeste proyecto.
En estos cristales, casi todos los átomos tienen la misma masa y están dispuestos en una red tridimensional regular, lo que hace posible una asignación muy exacta entre la masa del cristal y el número de sus átomos. De esta relación, elEl valor de la constante de Avogadro podría derivarse con una precisión sin precedentes y, por lo tanto, utilizarse como una constante natural fundamental para la definición del kilogramo, ya que la constante de Plank podría determinarse con mayor precisión con la ayuda de la constante de Avogadro. En el nuevo sistema SI, else determina el valor de la constante de Avogadro y, por lo tanto, un mol contiene exactamente 6.02214076 × 10 a la potencia de 23 partículas individuales.
Pero eso no es todo. Ahora las 7 unidades básicas están definidas por constantes naturales. Este ha sido el caso durante muchos años para el segundo con la transición de estructura hiperfina del estado fundamental en el átomo de Cs, el medidor a través dela velocidad de la luz y la candela a través del equivalente de radiación fotométrica de una radiación especial. Ahora también siguen las otras unidades, por lo que aquí la carga elemental para el amperio, la constante de Boltzmann para el Kelvin, la constante de Avogadropara el lunar y la constante de Planck para el kilogramo juegan los papeles decisivos.
En el marco de los proyectos "KILOGRAM" dirigidos por el Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB en Braunschweig, varias esferas muy precisas con desviaciones de forma de menos de 20 nm en un diámetro de aproximadamente 94 mm y con un pulido sin defectosLa superficie se preparó a partir de los cristales de silicio-28 cultivados en IKZ utilizando el método de zona flotante FZ. Bajo estas condiciones previas, PTB logró determinar el número de átomos de silicio-28 en una esfera de cristal de 1 kilogramo de masa total, con la cantidad requeridaincertidumbre de menos de 2 x 10 a la potencia de -8.
asciende a: 2.152538397 x 10 a la potencia de 25 átomos de silicio-28
Para garantizar la pureza necesaria de los cristales cultivados a partir de este material, son necesarios varios pasos de limpieza de la zona fundida que requieren mucho material. Por lo tanto, los desafíos especiales fueron el precio de material aproximadamente 1000 veces mayor en comparación con el silicio convencional, así como elcantidad limitada de disponibilidad de material.
El silicio es considerado como un material semiconductor muy exhaustivamente investigado que domina la microelectrónica y, por lo tanto, las tecnologías de comunicación en todo el mundo. El IKZ continuará trabajando en los requisitos extremos para la mejora adicional de las propiedades del material con el fin de permitir futuras aplicaciones como la inteligencia artificial y cuántica"La experiencia de IKZ en cristales de Si puro isotópico, desarrollado durante este proyecto de metrología, nos permitirá desempeñar en la próxima ronda un papel clave como instituto de ciencia de materiales para el desarrollo de tecnologías cuánticas innovadoras", afirma el Dr. Thomas.Schröder, director científico de IKZ.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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