Килограмм российского происхождения
Килограмм российского происхождения

Мир скоро обретёт новый эталон килограмма: в рамках международного проекта с российским участием из специально выращенного монокристалла учёные создадут точную единицу массы.

Сырьё для нового эталона произведут на предприятии Росатома.

Килограмм, как выяснилось, уже не тот. Эталон единицы массы, который хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр близ Парижа, постепенно теряет свою точность. Для глаза обывателя – незаметно, а вот для научных исследований – критически. За 100 лет своего существования вес эталона в форме платиново-иридиевого цилиндра изменился примерно на 50 микрограммов.

В конце прошлого века бюро решило инициировать разработку новых определений основных единиц измерения, в том числе, заменить физический эталон массы на более точную модель, проведя расчёты с использованием физической константы. В качестве постоянной выбрали число Авогадро.

Это число, согласно определению, соответствует числу атомов, которое содержится в 12 граммах изотопа углерода-12. Таким образом, килограмм можно определить как массу конкретного числа атомов. Однако здесь и заключалась основная проблема: число Авогадро необходимо было определить с максимальной точностью. Наиболее эффективно это можно осуществить с помощью монокристалла кремния-28.

Для поиска точного определения числа Авогадро в 2004-ом году был создан международный проект с участием учёных из Европы, России, США, Японии и Австралии. На долю российских институтов выпало как раз производство материала для эксперимента.

Специалисты из петербургского Центрального конструкторского бюро машиностроения (ЦКБМ) Госкорпорации «Росатом» путём центрифугирования получили высокообогащённый кремнием-28 тетрафторид кремния, который был затем переработан в тетрагидрат кремния. Из него в нижегородском Институте химии высокочистых веществ РАН был получен поликристаллический кремний, на 99,99% состоящий из изотопа кремний-28.

После этого в берлинском Институте роста кристаллов имени Лейбница была получена пятикилограммовая кремниевая «капля», из которой специалисты Центра высокоточной оптики в Австралии выточили две сферы. Полировка сфер заняла целых два года. Результат был настолько идеален, что неровности не превышали по высоте 97 нанометров.

Проект точного определения числа Авогадро лёг в основу проекта по изготовлению нового эталона массы для Международного бюро мер и весов. Проект получил название «Килограмм-2». Российские учёные снова не остались в стороне.

Работа над проектом «Килограмм-2» ведёт международная группа под руководством Физико-технического федерального ведомства Германии. Российскую сторону представляют институты, которые себя зарекомендовали при сложнейшей работе с монокристаллами.

Так, исходное сырьё — тетрафторид кремния — будет поставлять Электрохимический завод, который входит в группу предприятий Топливной компании Росатома «ТВЭЛ» и является одним из признанных лидеров на мировом рынке производства стабильных изотопов.

Получением поликристаллического кремния займётся Институт химии высокочистых веществ РАН и предоставит его на следующем этапе работ Институту роста кристаллов имени Лейбница в Берлине, который уже позаботится о выращивании самого монокристалла кремния-28. Изготовление финального эталона произойдёт в лаборатории Физико-технического федерального ведомства Германии в Брауншвейге.

В октябре на Электрохимическом заводе в Зеленогорске в Красноярском крае состоялось очередное рабочее совещание по проекту «Килограмм-2». На встрече стороны утвердили реализации дальнейших этапов работы и констатировали: разработки продвигаются в точном соответствии с планом.

Подводя итоги визита, руководитель немецкой делегации вице-президент Физико-технического федерального ведомства Германии профессор Манфред Петерс отметил: «Конечная цель проекта «Килограмм-2»: получить кремниевый шар с погрешностью измерений 2х10-8. Если мы этого добьёмся — а мы имеем основания полагать, что сможем добиться даже меньшей погрешности, — это станет результатом, который вызовет огромный резонанс в мире.

Сейчас уже можно говорить, что на первом этапе работы, который, в основном, выполняется на Электрохимическом заводе, — в данном отношении всё в порядке. Наши коллеги из Зеленогорска проделали очень хорошую работу и создали прочную основу для успеха всего нашего проекта. Мы получили отвечающий всем требованиям проекта изотоп кремния — кремний-28, причем в количествах, о которых раньше и не мечтали».

Йиржи Юст, aktualne.cz

Опубликовано в газете «Пражский телеграф» №44

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Введите Ваш Комментарий
Введите Ваше Имя