Исследователи из берлинского Института выращивания кристаллов (Institut für Kristallzüchtung — IKZ) рассказали о своих успехах по созданию нового эталона килограмма из кристаллического кремния-28 взамен старого, безвозвратно потерявшего часть своих атомов, а вместе с ними – и точность.

Существующий сейчас эталон килограмма – кусок платиново-иридиевого сплава — хранится в подземелье около Парижа. Однако учёные говорят, что атомы эталона со временем теряются, и за столетие из-за этого масса образца килограмма уменьшилась на немалую величину, которая может составлять до 0,1 миллиграмма.

Такая потеря неизбежна, и единственным способом решить эту проблему является создание эталона из такого вещества, потери которого могут быть определены намного точнее, чем для платиново-иридиевого сплава.

Уже предпринимались попытки создания эталона из кремния. Это вещество удобно тем, что темп потери для него хорошо определяется. Но природный кремний содержит большое число изотопов – атомов того же свойства, но другой массы.

В результате точно не известно, какие же именно атомы "убежали". По словам Хелге Риманна (Helge Riemann), сотрудника IKZ, погрешность составила бы всё те же 0,1 миллиграмма.

Поэтому Риманн вместе с коллегами предпринял попытку создания кремниевого эталона, но сделанного по особенной технологии. 23 мая они закончили изготовление "болванки" для образца, состоящей почти из одних изотопов кремния-28. К слову, материалом послужил кремний, приобретённый исследователями в России.

На протяжении шести месяцев экспериментаторы из группы Риманна проводили непрерывную доочистку образца в специальном аппарате, не соприкасавшемся с кремнием. В результате своих усилий учёные получили кристалл с чистотой 99,994%.

Из полученного куска кремния в следующем году сделают две отполированные килограммовые сферы – новые эталоны.

Однако прежде чем они будут утверждены в этом качестве, специалистам придётся провести ещё множество измерений — в частности, проанализировать состав 0,006% "лишних" атомов, определить точный объём сферы и провести рентгеноструктурный анализ. Всё это займёт еще около трёх лет.

В настоящее время минимальная ошибка для определения массы эталона составляет 0,036 миллиграмма на килограмм. А благодаря новым эталонам учёные хотят довести эту величину до 0,02. Кремниевые образцы также будут терять атомы, но скорость их потери определена с высокой точностью, что позволит внести необходимые коррективы.