Wie viel wiegt ein Kilogramm?
[caption id="attachment_6587" align="alignleft" width="260" caption="Die Silizium-28 Sphäre. Foto: PTB"]
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Offiziell wird ein Kilogramm als die Masse des Zylinders aus Platin und Iridium, welcher in der BIPM (Internationales Büro für Maß und Gewicht) in Paris aufbewahrt wird, definiert. Dennoch scheint es, dass die sich diese Masse aufgrund ihres hohen Alters (122 Jahre!) ändert, so dass mehrere Wissenschaftler nach einem Ersatz suchen.
Schon seit einer Weile versucht man, das Kilogramm anhand einer Fundamentalkonstanten der Physik zu definieren, anstatt sich an einem alten Gegenstand zu orientieren.
Nun ist ein deutsches Team der physikalisch-technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig ganz nah ans Ziel gekommen.
Die Physiker haben die Anzahl an Atomen berechnet, die sich in einer Silizium-28 Sphäre befinden. Auf diese Weise konnten sie die Avogadro-Konstante sehr genau berechnen, nämlich mit 9 signifikanten Stellen: 6,02214084 (18) × 1023 mol-1.
Diese Konstante wird häufig in der Chemie und Physik verwendet, denn sie stellt die Anzahl der Atome eines chemischen Elementes (Kohlenstoff12, zum Beispiel) dar, deren Gesamtmasse gleich der relativen Atommasse des Elementes ist (12 Gramm). So könnte dieser “neue Wert” der Avogadro-Konstante der Ausgangspunkt für die Messung der Masse sein.
Nachdem das Team eine Probe der Sizilium28-Sphäre zu 99,99% gereinigt hatte, hat es eine Karte der Oberfläche jedes einzelnen Atomes angelegt, um deren interferometrisches Volumen zu messen. Die Berechnung dieses Volumens machte es möglich, zu entdecken, wie sich die Atome in der gesamten Sphäre verhalten, was zu dem Ergebnis der Avogadro-Konstante führte, mit einer relativen Abweichung von 3.0 x 10-8.*
Bis jetzt hat diese Methode zu leicht abweichenden Ergebnissen in Hinsicht auf das Kilogramm geführt, doch die Wissenschaftler hoffen, die aktuellen Berechnungen verfeinern zu können und die Fehler zu verringern, um so innerhalb von wenigen Jahren zu einer neuen Definition des Kilogrammes zu kommen.
*Anmerkung des Bloggers: Dennoch sollte diese relative Abweichung, laut Internationalem Komitee für Gewichte und Maße, weniger als 2.0 x 10-8 betragen. Ausserdem muss dieser Wert mit den Ergebnissen anderer Versuche mit der gleichen Probe übereinstimmen.
[/caption]Offiziell wird ein Kilogramm als die Masse des Zylinders aus Platin und Iridium, welcher in der BIPM (Internationales Büro für Maß und Gewicht) in Paris aufbewahrt wird, definiert. Dennoch scheint es, dass die sich diese Masse aufgrund ihres hohen Alters (122 Jahre!) ändert, so dass mehrere Wissenschaftler nach einem Ersatz suchen.
Schon seit einer Weile versucht man, das Kilogramm anhand einer Fundamentalkonstanten der Physik zu definieren, anstatt sich an einem alten Gegenstand zu orientieren.
Nun ist ein deutsches Team der physikalisch-technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig ganz nah ans Ziel gekommen.
Die Physiker haben die Anzahl an Atomen berechnet, die sich in einer Silizium-28 Sphäre befinden. Auf diese Weise konnten sie die Avogadro-Konstante sehr genau berechnen, nämlich mit 9 signifikanten Stellen: 6,02214084 (18) × 1023 mol-1.
Diese Konstante wird häufig in der Chemie und Physik verwendet, denn sie stellt die Anzahl der Atome eines chemischen Elementes (Kohlenstoff12, zum Beispiel) dar, deren Gesamtmasse gleich der relativen Atommasse des Elementes ist (12 Gramm). So könnte dieser “neue Wert” der Avogadro-Konstante der Ausgangspunkt für die Messung der Masse sein.
Nachdem das Team eine Probe der Sizilium28-Sphäre zu 99,99% gereinigt hatte, hat es eine Karte der Oberfläche jedes einzelnen Atomes angelegt, um deren interferometrisches Volumen zu messen. Die Berechnung dieses Volumens machte es möglich, zu entdecken, wie sich die Atome in der gesamten Sphäre verhalten, was zu dem Ergebnis der Avogadro-Konstante führte, mit einer relativen Abweichung von 3.0 x 10-8.*
Bis jetzt hat diese Methode zu leicht abweichenden Ergebnissen in Hinsicht auf das Kilogramm geführt, doch die Wissenschaftler hoffen, die aktuellen Berechnungen verfeinern zu können und die Fehler zu verringern, um so innerhalb von wenigen Jahren zu einer neuen Definition des Kilogrammes zu kommen.
*Anmerkung des Bloggers: Dennoch sollte diese relative Abweichung, laut Internationalem Komitee für Gewichte und Maße, weniger als 2.0 x 10-8 betragen. Ausserdem muss dieser Wert mit den Ergebnissen anderer Versuche mit der gleichen Probe übereinstimmen.
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