Tip:
Highlight text to annotate it
X
Mag ik het vasthouden?
Alleen als je belooft heel, heel voorzichtig te zijn.
Ik beloof dat ik heel voorzichtig zal zijn. Ik zal ongelofelijk voorzichtig zijn.
Het is glad, wees voorzichtig. Okay, Ben je klaar?
Ik sta op het punt een bol van 1 kilogram met silicium-28 atomen aan te raken. Er zijn er zo'n 2.15x10^25 van.
Het voelt absoluut ongelofelijk aan. Wauw, het is verbazingwekkend.
Buiten zijn makers ben ik n van een handvol mensen om ooit deze bol vast te houden.
De grondstoffen om het te maken kostten ongeveer 1 miljoen euro maar nu dat het zo
nauwkeurig gevormd is --
Hoeveel is het waard?
Het is onschatbaar. ... Waar je nu naar kijkt is het rondste object ter wereld.
Hoe kan je met zekerheid zeggen dat het het rondste object is? Ik bedoel de aarde is vrij rond,
niet? Als dit de aarde was...
Als dit de aarde was dan zou de hoogste berg tot het diepste dal ongeveer ...
14m apart zijn.
Dat is schokkend. Dat is schokkend rond.
Maar waarom zou je een miljoen euro en duizenden manuren investeren om een
gepolijste silicium bol te perfectioneren?
Wel het antwoord is graf. Of eerder grave zoals het zou worden uitgesproken in het oorspronkelijke
Frans.
Grave was de originele naam voor de basiseenheid van *** in het metrisch stelsel,
wat de 'Systeme International d'unites' werd of SI-eenheden. In 1793, een commissie die
wetenschapper en aristocraat Antoine Lavoisier bevatte, definieerde de basiseenheid van *** als het gewicht
van een kubieke decimeter water op de smelttemperatuur van ijs --in essentie gewoon een liter
ijswater. De naam grave komt van het Latijn gravitas, wat gewicht betekent.
Maar het bleef niet behouden. Het klonk te gelijkaardig als de aristocratische titel 'graf' -- wat
het equivalent is van een graaf. En met de Franse revolutie in volle gang met
de kreet voor gelijkheid voor iedereen kon je niet echt een eenheid meer nobel hebben dan
de anderen. Hiervoor heeft Lavoisier zijn hoofd verloren, letterlijk, niet omdat hij geholpen heeft n
van de grootste meetsystemen aller tijde te bedenken, maar omdat hij belastingen inde
als een nobelman.
Alles was dus echt slecht gesteld.
De nieuwe republikeinse overheid geloofde dat een grave te groot zou zijn voor de dingen die ze wilden
meten en zo zijn ze over de gramme overeengekomen, wat gewoon een duizendste was
van de grave.
Maar ze merkten al gauw dat een gram te klein was en zo zijn ze teruggekeerd naar de grave, maar
aangezien ze het dat niet konden noemen, hebben ze de kilogram uitgevonden -- duizend gram. En dat
is waarom van de zeven basiseenheden, de kilogram de enige is met een prefix
in zijn naam.
In 1799 werd de definitie van de kilogram verfijnd tot de *** van een liter water op 4 graden
Celcius -- de temperatuur op dewelke de dichtheid ervan het grootste is. Maar water is vanzelfsprekend niet
de meest verstandige keuze om als standaard voor *** te gebruiken. Dus werd een platina cilinder gemaakt die
dezelfde *** heeft als de definitie met water en het werd benoemd tot 'Kilogram van de Archieven'.
Het is belangrijk om op te merken dat op dit moment de kilogram niet langer verbonden is met de *** van
een volume water -- de 'Kilogram van de Archiven' is per definitie DE kilogram.
90 jaar later, in 1889 was de kilogram vervangen door een cilinder met een platina-iridium legering.
Het was veel harder dan het origineel maar was daarbuiten nagenoeg identiek. En tot vandaag
blijft het de definitie van de kilogram. Het heet officieel de 'Internationale
Prototype Kilogram', al wordt het liefkozend Le Grand K genoemd -- of Big K. Oh, en het is
ongeveer zo groot...
Het is het enige ding in het hele universum met een *** van exact n kilogram omdat
het de kilogram IS. Het is tevens ook de enige SI-eenheid die nog steeds gedefinieerd is door een fysiek object.
Het zit onder drie stolpen, naast zes zuster kilogramen, in een klimaat geregelde
kluis afgesloten met drie onafhankelijk gecontroleerde sleutels, in de kelder van het
Bureau international des poids et mesures aan de rand van Parijs.
Als je erin zou slagen in te breken in de kluis en te knoeien met Big K, zou je
de definitie van de kilogram veranderen, een definitie op welke vele van onze metingen vertrouwen, en
zou je de wereld in chaos zetten! Wel nee, niet echt -- maar hoe zou ooit iemand
weten of de *** van Big K verandert?
Wel wanneer het eerst werd gemaakt, werden er tevens ook 40 identieke replica's gemaakt. Ze waren niet
helemaal identiek - ze hadden een *** die lichtelijk verschilde van Big K maar die verschillen
werden geregistreerd. Deze replica's werden naar landen over de hele wereld gestuurd om te dienen
als hun nationale standaard.
In 1948 weden de kilogrammen herenigd voor een weging. En hier begonnen de problemen.
Want hoewel alle cilinders gemaakt waren van dezelfde legering en bewaard werden onder nagenoeg
dezelfde omstandigheden, waren hun ***'s gedivergeerd over de tijd heen. De *** van Big K was zelfs niet
dezelfde als de zes zuster cilinders met dewelke deze samen werd bewaard. En om de zaak erger te maken, wanneer ze
terug samengebracht werden 40 jaar later, hadden hun ***'s verder gedivergeerd, tot ongeveer
50 microgram - Dat is ongeveer het gewicht van een vingerafdruk. Maar vingerafdrukken waren niet de
schuldigen aangezien de kilogrammen zorgvuldig gewassen werden voor hun wegingen.
Dus n of ander fysisch proces moet werkelijk de *** van de cilinders veranderd hebben, maar hoe
dat exact gebeurt, blijft een kwestie van speculatie. En ding staat vast, de *** van een platina-iridium
cilinder is niet stabiel over tijd. En dit is een groot probleem. Je kan geen eenheid hebben
die constant van waarde verandert. En de impact hiervan blijft niet enkel gelimiteerd tot metingen
van *** aangezien van de zeven basis SI-eenheden, vier ervan afhangen van de kilogram,
zonder nog alle afgeleide eenheden te vermelden zoals Newton, Joule, Volt en Watt.
Voor degenen van jullie die op dit moment in landen wonen die het metrisch stelsel niet overgenomen hebben--Ja ik
spreek tegen jullie Liberia, Myanmar en de VS -- Jullie voelen jullie misschien nogal zelfvoldaan dat jullie eenheid
van ***, de avoirdupois pond, niet langer gedefinieerd is door een fysiek object. Nee, in de plaats
is het gedefinieerd als exact 0.45359237
kilogram. Ingetrokken.
Er moet dus duidelijk iets gedaan worden om de kilograms' afhankelijkheid van een fysiek object te elimineren
en dit is waar de silicium bol van pas komt, maar hoe helpt het precies?
Hier heb je een fysiek object en het is mooi, maar het is nog steeds een fysiek object.
Daar probeer je van af te stappen. We proberen af te stappen van het fysisch
object maar wat we doen met dit specifiek object is het tellen van hoeveel atomen er zich in bevinden.
Ja kan toch niet werkelijk tellen hoeveel er in zitten, toch?
Je kan niet tellen hoeveel erin zitten maar je kan berekenen hoeveel erin zitten omdat
dit materiaal silicium is, er geen leegtes om dislocaties zijn.
Dus dit is eingelijk een perfect kristal van silicium? Inderdaad.
Niet is het enkel puur silicium, het bevat slechts n isotoop, silicium-28, en dat
verklaart waarom het origineel materiaal zo duur was.
En waarom is het een bol? Wel, een bol is een vrij eenvoudig object.
Als je de diameter van de bol kent, kan je de volledige afmetingen van het
object bepalen. Dat verklaart waarom de bol
het rondste object ooit gemaakt moet zijn, maar hoe maak je eigenlijk iets zo rond?
We beginnen in feite met een te grote bol. Het was dus 2 millimeter groter in
diameter en dan hebben we het geleidelijk aan fijner en fijner geslepen met een slijpmiddel. Het is eigenlijk
atomen masseren. Je probeert de vorm van een object te controleren
op de schaal van atomen. Maar het maken van de bol is slechts de helft van het verhaal,
daarna moet je de diameter nauwkeurig meten. De diameter wordt gemeten met een laser.
Je hebt dus de bol in het centrum van een holte en een laser raakt beide kanten
en je meet in feite de opening.
Door de diameter te kennen, kan je zijn volume bepalen. En aangezien de afstand tussen atomen in
silicium met hoge nauwkeurigheid gekend is, kan je berekenen hoeveel atomen er in de bol zitten.
Dit laat toe om Avogadro's constante te herdefiniren. Momenteel is de definitie van Avogadro's constante
gebaseerd op de kilogram. Het is gelijk aan het aantal atomen in twaalf gram koolstof-12.
Door van deze methode gebruik te maken zou het aantal silicium atomen in de bol gebruikt worden
om Avogadro's constante vast te leggen, wat dan vervolgens de kilogram zou definiren.
Dus zelfs als de silicium bollen verloren gingen of beschadigd werden, zou het geen invloed hebben op de definitie
van de kilogram omdat het niet gedefinieerd wordt met een fysiek object maar met een concept.
Je zou willen dat de officile definitie van een kilogram zou zijn: "Een kilogram is de ***
van 2.15x10^25 silicium-28 atomen" Ja.
Gaat - Gaat dat gebeuren? Er is een waarschijnlijkheid, een grote waarschijnlijkheid dat
het gaat gebeuren. Maar er is een andere manier om de
de kilogram te herdefiniren met behulp van Planck's constante en het gebeurt gebruik makende van iets dat
een Watt Balans heet. Deze twee methodes zijn complementair. Beide bieden een controle voor de andere, en
als beide een goede overeenkomst vertonen en als ze erin slagen hun eigen onzekerheden tot ongeveer 20
microgram te reduceren, kunnen zij de kilogram in 2014 al herdefiniren. En dan zal de kilogram eindelijk
een onveranderbare eenheid zijn, niet langer gedefinieerd door een fysiek object in een kluis in een kelder
ergens in Parijs. Nu als de kilogram oorspronkelijk bedoeld was als zijnde
de *** van een liter water op de temperatuur waar zijn dichtheid het grootste is, hoe goed hebben we het er dan vanaf gebracht?
Wel als je kijkt naar een liter water op bijna 4 graden Celsius dan heeft het een *** van 999,975
gram. Ik denk dat je dit dus op twee manieren kan interpreteren. Aan de ene kant kan je zeggen dat de kilogram
lichtjes zwaarder is dan het zou moeten zijn, maar aan de andere kant, 214 jaar geleden waren wetenschappers
erin geslaagd een artefact te creren dat correct was met een foutmarge van een korrel rijst.
Dat is pas opmerkelijk. Nu, als je meer wilt te weten komen over de Watt Balans, laat het me
dan weten in de reacties en ik zal zien wat ik kan doen. Het ziet er naar uit dat het een koploper is
om de kilogram te herdefiniren. We zullen dus moeten afwachten en zien wat er gebeurt. Nog een
laatste opmerking, Ik moet erop wijzen dat er een internationale samenwerking van wetenschappers voor nodig was om
de silicium bol te maken, maar vind je niet dat de wetenschapper die als eerste silicium als
een element erkende ook wat eer moet krijgen? Wel in 1787, was dat niemand
anders dan Antoine Lavoisier. Hij is dus betrokken bij de definitie van de kilogram van
begin tot einde of van wieg tot grave.