它變,全世界都得跟著變!科學家的噩夢:世界通用的「1公斤」縮水了

2015-09-30 15:10

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這就是曾經當作「公尺」標準的國際米原器。(圖/維基百科

面對大K 的問題,科學家已經找出兩個可能的解決之道,其中之一就是一顆同為 1 公斤的漂亮矽球。

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這顆矽球由「矽 28」組成,矽 28 是矽的同位素中最穩定的一種,多虧半導體工業的高度發展,科學家已經有辦法製造純度非常高的矽球。但是,並不是要用矽球取代大K,而是計算球裡面的矽原子數量,就像計算口香糖機裡面有幾顆口香糖球一樣,一公斤的矽球裡面有幾個矽原子?算出來的答案,很可能就會成為新的「公斤」定義。

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如果數矽原子能像數口香糖一樣簡單就好囉。(圖/Pen_Waggener@flickr

數原子的方法屬於化學裡很重要的概念「亞弗加厥常數」,也就是「莫耳」。12 公克重的碳 12 裡,有著約 6.0221367x10^23 個碳原子,這個數量就是 1 莫耳,這個數值就是亞弗加厥常數。人類的技術無法測量 1 個碳原子或矽原子的重量,因此無論碳還是矽,其實都是估計值,只是矽 28 的結晶體近乎完美,每個原子所占空間幾乎相同,所以是目前測量出誤差值最小的方法。

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這顆矽球號稱是世界上最圓的物體!(圖/截取自Youtube

另外一派科學家,則希望可以使用「瓦特天平」來重新定義公斤,由於載有電流的線圈可以產生磁力,如果放上 1 公斤的珐碼,測量需要多少電功率才能與珐碼達到平衡,得到的能量數值也可以成為公斤的定義。

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利用電流能量抵消重力再算出能量,也可以是定義公斤的方法。(圖/截取自youtube

這個方法當然也有缺點,並不是每個地方的重力都一樣,而且瓦特天平可能受到震動、空氣浮力或電流外漏等影響,需要非常穩定的空間才能測量。所以現在國際度量衡大會仍然猶疑不定,還沒選出即將取代大K的方法。

你比較喜歡哪個方法呢?可以確定的是,幾年之內大K就要「退役」,不過憑它 100 多年來的功勞,恐怕還是逃不了被鎖在博物館罩子裡的命運!

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