2007-09-14

國際公斤原器不再重一公斤

Official prototype of kilogram mysteriously losing weight
http://www.usatoday.com/tech/science/2007-09-12-kilogram-shrinking_N.htm

法國巴黎(美聯社)-- 公不再是公斤了。

這個有 118 年歷史的圓柱體,是國際公制質量的原器,在巴黎外部受到鎖與鑰匙的嚴密看管,正神祕地失去重量 -- 即使如此輕微。位於巴黎西南方 Sevres 的國際度量衡局(BIPM)物理學家 Richard Davis 表示,這個參考公斤在與幾十個複製品的平均重量相較後,顯然少了 50 微克(micrograms)。

"神祕之處在於它們都是由相同的材料製成,而且有許多個都是在相同時間製成,而且也保存在相同的條件下,然而,它們之間的質量卻漸漸偏離," 他說。"對此,我們目前真的沒有一個理想的假說。"

公斤的不確定性甚至可以影響沒有使用公制系統的國家 -- 它是美國習慣系統(USCS,英制系統)的終極重量標準,在這裡它相當於 2.2 磅。對科學家而言,公制常數的易變是件麻煩事,會威脅像電力產生這類事情的計算。

"他們倚賴質量的度量,但如果對於公斤的定義得基於某些人工製品,對他們來說相當不便," Davis 說,他是美國人。

不過,別預期這個「瘦身過」的公斤,也許除了忌妒之外,對小心翼翼的腰圍看守者會有任何影響:50 微克大概跟指紋的重量差不多。

"對非專業人士(lay person)來說,這不具任何意義," Davis。 "公斤依然會是公斤,而你在重量組(weight set,譯註:應指法碼組合)上的體重仍會正確。"

對全世界所有的公斤來說,只有在 Sevres 的那一個具有真正重要的意義。它被保存在上了三道鎖保護的城堡中,且罕見天日 -- 大部分僅用於比對定期來自於世界各處的其他圓柱體。

"最初的那一個是否變輕,抑或是各國原器已變得較重,目前仍不清楚," Michael Borys 說,德國 Braunschweig 國家度量單位的資深研究者。 "按照定義,只有原始的那一個才代表真正的一公斤。"

公斤的波動證明,科技的進展如何使科學最基本的度量遠遠落於它的塵埃之後。

圓柱體在 1889 年時算是高科技產品,當時是以鉑銥合金澆鑄,直徑與高度經測量後是 1.54 英寸。

今年 11 月,在巴黎一場科學家的會議中,一個度量專門顧問小組將會提出可能的步驟,讓公斤與其他度量 -- 例如凱氏(Kelvin)溫標與莫耳(mole)數 -- 能計算的更加精準。最後,來自世界各地的決策者必須同意任何改變。

多年來,許多度量都已經歷過修飾(makeovers)。公尺一度曾被定義為一根棒子的刻痕,遠不及今日的高科技標準,那涉及到光在真空當中的距離。(譯註,參見下列網址:一公尺有多長,http://www.nsc.gov.tw/_newfiles/popular_science.asp?add_year=2005&popsc_aid=59

21 世紀公斤的主要替代者之一,是一顆以矽 28 同位素晶體所製成的球體,這涉及單一類型的原子,也將具有固定質量。

"我們顯然能使用更好的定義," Davis 說。



◆ 德國擬通過"特殊原料" 重新定義目前的標準公斤

來源:科技日報/顧鋼 2007年06月04日

德國柏林矽晶體研究所成功製造出世界上最純的矽單晶,利用這顆高純矽單晶,德國專家擬重新定義目前的標準公斤。

柏林矽晶體研究所製造出的這顆矽單晶,具有很高的化學純度和同位素一致性,可以精確地確定1公斤矽單晶中所含的原子數,比現有的標準公斤樣本更精確。位於德國不倫瑞克的聯邦物理技術研究所準備對這顆晶體的原子數進行精確測定,並擬重新定義標準公斤。

目前全球普遍採用的公斤計量標準,是以一顆直徑和高度為39毫米的鉑銥圓柱體為樣本,這顆標準公斤的鉑銥圓柱體從1889年以來就一直存放在法國巴黎附近的特雷索,各國使用的公斤計量標準都是根據這顆鉑銥圓柱體標準公斤複製的。但這個傳統的標準公斤事實存在約70微克的偏差,這對於高度發展的現代化學和物理來說影響很大。

但要重新定義標準公斤還有許多工作要做。首先,需要將這顆矽晶體與目前的標準公斤進行比較,以確定這顆矽晶體比現有的鉑銥圓柱體標準公斤精確多少;另外,要對這顆矽晶體的原子數進行測定,所有這些測量總合的精確度必須控制在一億分之一。

據柏林矽晶體研究所專家透露,該所製造這顆高純矽單晶代價不菲。他們從俄羅斯購買了價值120萬歐元的6公斤高純矽原料,而按照目前市價,6公斤的黃金價值才大約9萬歐元。這6公斤高純矽原料是用特殊方法加工提煉出的,最初在俄羅斯都用於軍事用途。採用這種高純矽原料是為了達到矽單晶同位素的高度一致性。

※ 相關報導:

* CSIRO to Redfine the Kilogram Using Silicon
http://www.azom.com/details.asp?newsID=8925

* Kilogram - Wikipedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Kilogram

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3 則留言:

fsj 提到...

歷經八年 英國人又可以用英制了

中廣新聞網╱郭希誠 2008-10-19

打了八年的官司,英國人買賣東西又可以使用盎司、磅,這些英制了。

英國八年前開始全面使用公制,但是有一批做小生意的人說他們不習慣,顧客也不習慣,堅持繼續使用英制。

在英國使用英制被逮到要罰款,一次最高罰五千歐元,大約二十萬台幣。堅持使用英制的人在英國又叫「公制烈士」,因為他們一旦被逮就要受罰。

「公制烈士」經過八年的抗爭,碰上了一個比較開明的官員,願意開放商家和百姓使用英制交易,今後在英國用英制不用擔心受罰了。

負責創新的次長「德南」說,使用英制對民眾和商家來說都很方便。不用公制不是什麼重罪、卻必須要受罰,顯然並不合理。他希望今後不會有人因為不用公制而遭到處罰。

fsj 提到...

光學時鐘 20億年分秒不差

【聯合報╱編譯陳君薇/報導】 2009.02.09

星期泰晤士報8日報導,科學家已成功研發出光學時鐘,可準確計算時間20億年,分秒不差。

光學時鐘(Optical Clock)以雷射偵測電子震動頻率,可切割時間為更小的單位,計時更精準。美國、英國、德國、法國和日本的科學家正在較勁研發,計算宇宙大爆炸至今137億年分秒不差的時鐘預計10年內可問世。

目前全球最先進的時鐘是由美國科羅拉多州圓石市國家標準與技術研究院(NIST)發明,測量汞離子的電子震動頻率,可計算17億年無誤差。之前最標準的原子鐘,則可準確計算8,000萬年;相形之下,普通手錶每月誤差15秒。

光學時鐘將可讓衛星追蹤地球上移動物體的誤差縮減至不到1公尺,並終將使自動汽車和自動駕駛儀十分準確,不需人操控,就可使飛機準確降落。

總部在巴黎的國際度量衡委員會,計劃在2020年淘汰1967年使用至今的原子鐘,換上最新的光學時鐘。國際標準局「時間和頻率委員會」執行秘書艾瑞亞斯表示:「光學時鐘是未來的趨勢,我們會在2015年之前決議是否換成光學時鐘。」

※ 相關報導:

* Laser clocks stay spot on for 2bn years - Times Online
http://www.timesonline.co.uk/tol/news/uk/science/article5683552.ece

* Light clock promises finer time TRN 121504
http://www.trnmag.com/Stories/2004/121504/Light_clock_promises_finer_time_121504.html

fsj 提到...

科學家重任:重新定義「公斤」

中央社 2011/01/24

一個用來作為國際重量標準的人造金屬塊,傳出重量微幅下降後,科學家今天表示,他們很快就能以非實體的方式,給「公斤」下定義。

研究人員謹慎地認為,這項任務還需一段時間才能完成,但由於公斤是最後一個以人工製品作定義的國際單位,因此任務一旦完成,將終結這個人工製品的使用壽命。

目前,國際標準的「公斤」(相當於2.2磅),是一個自1889年以來就以三道鎖保護在法國國際度量衡局(Bureau of Weights and Measures, BIPM)的鉑銥合金圓柱體。

然而,存放在色維爾(Sevres)國際度量衡局的這個鉑銥合金圓柱體,重量出現神秘變化、悄悄「減重」,引發科學家關切。

局內的專家在2007年發現,這塊金屬比其他幾塊複製品輕了50微克(相當於0.0000017盎司),意謂這塊金屬少了相當於一小粒沙子的重量。

為此,科學家現在正努力尋找一種非實體的方式來定義「公斤」,以便跟國際單位制(International System of Units, SI)的另外6種單位一致。

這6單位分別為公尺、秒、安培、開爾文(Kelvin)、莫耳(mole)和坎德拉(candela),且沒有一個的定義涉及人工製品。

科學家正在研究,以普朗克常數(Planck constant)重新為公斤下定義。

國際度量衡局科學家史托克(Michael Stock)今天將在倫敦討論這項修改案。史托克說,這塊被稱為「國際原型」的金屬塊,使用壽命即將結束。

他說:「度量衡變得越來越精準,而精準的度量衡需要好的單位定義來表達。」(譯者:中央社賴秀如)