بازتعریف واحدهای اندازه گیری با بالا رفتن دقت عدد آووگادرو
اندازه گیری جدید عدد آووگادرو که به شکلی دقیق تر از گذشته به انجام رسید می تواند معیاری جدید برای اندازه گیری کیلوگرم که تاکنون معیار سنجش آن تکه فلزی است که در فرانسه نگهداری می شود باشد.گفتنی است این عدد , عددی ثابت است.
هر دانش آموز دبیرستانی که در کلاس درس شیمی می نشیند عدد آووگادرو که مقداری برابر با 6.022 X 10 ^23 دارد را می آموزد. این عدد از تعداد ستاره های موجود در کل هستی نیز بیشتر است.
عدد آووگادرو نشان دهنده تعداد اتم ها یا مولکول های موجود در یک مول از مواد مختلف است , هر مول از مواد گوناگون بسته به نوع ماده تشکیل دهنده آن وزن های متفاوتی دارند. به عنوان مثال مطابق توضیحات ارائه شده یک مول آب 16 گرم وزن داشته در حالی که یک مول سرب 207.2 گرم وزن دارد.
دانشمندان در گذشته تلاش های فراوانی برای اندازه گیری عدد آووگادرو انجام داده اند .آن ها در هر یک از آزمایش های خود از یک توپ سیلیکونی که 1 کیلوگرم وزن داشت استفاده می کردند. به علت اینکه سیلیکون در هر شبکه بلوری بزرگ به شبکه های بلوری مختلفی متبلور می شود که هر کدام از آن ها 8 اتم دارند می توان با اندازه گیری یک سلول مکعب به مقدار عدد آووگادرو دست یافت. با اندازه گیری نسبت بین حجم کریستال ها و حجمی که هر اتم سیلیکون اشغال می کند دانشمندان می توانند نتیجه گیری کنند که چند اتم در یک سلول از این ماده موجود است.
در جدیدترین مطالعات انجام شده محققان عدد آووگادرو را با خطای 20 اتم در میان هر یک میلیون اتم اندازه گیری کردند که این میزان در مقایسه با اندازه گیری انجام شده در سال 2011 که 30 اتم را در میان هر یک میلیون شناسایی کرده بود بهبود یافته است. نتایج این اندازه گیری دقیق با میانگین گیری از نتایج قدیم و جدید در مجله مرجع فیزیک و شیمی به چاپ رسیده است گفتنی است این مقدار هم اکنون برابر 6.02214082(11)x10^23 است که عدد 11 بیانگر عدم قطعیت در اندازه گیری این مقدار است.
تغییرات در واحد کیلوگرم
این اندازه گیری بی شک می تواند کمک شایانی به محققان جهت تعریف واحد کیلوگرم نماید لازم به ذکر است هم اکنون دانشمندان با استفاده از گویی از جنس پلاتینیوم و ایریدیوم که در فرانسه و در مرکز بین المللی اندازه گیری بوروو نگهداری می شود واحد جرم یعنی کیلوگرم را تعریف می کنند.اما این گوی می تواند در اثر تماس با مواد مختلف شیمیایی دچار تغییرات اندکی در جرم خود شود که مقداری دقت اندازه گیری را بر هم می زند.
در مقابل دانشمندان سعی در تعریف این واحد بر مبنای اعداد ثابت موجود در طبیعت دارند , طبق برنامه ریزی های انجام شده قرار است فیزیکدانان در سال 2018 واحد اندازه گیری جرم (یعنی کیلوگرم) را بر مبنای عدد ثابت پلانک تعریف نمایند , عدد ثابتی که به اساس نحوه عملکرد ذرات در مقیاس کوانتوم اشاره دارد.
نبود تکنولوژی برای تعریف مجدد کیلوگرم بزرگترین مانع برای انجام تجدید نظر در کل سیستم واحد های اندازه گیری است که پیش بینی می شود در صورت اجرا باعث بالاتر رفتن دقت اندازه گیری ها و زمینه ساز اختراعات و پیشرفت های شگرفی در زمینه تکنولوژی و علوم مختلف شود.
پیش از تجدید نظر در تعریف فعلی کیلوگرم محققان باید نشان دهند که اندازه گیری ها و اکتشافات اخیر آن ها با اعداد و واحد های موجود اختلافات محسوسی دارد تا بتوان بر این اساس نظم و تعادل ایجاد شده در استفاده از این واحد ها را بر هم زد در غیر این صورت در زمان گذر از تعریف فعلی به سمت آنچه که بعد ها تعریف خواهد شد بی نظمی و سردرگمی بزرگی در استفاده از واحد ها در حوزه صنعت و علم بوجود خواهد آمد.
برای اثبات دقت استانداردهای اندازه گیری شده جدید دانشمندان باید به دقت عدد پلانک را اندازه گیری کنند و در این مسیر عدد آووگادرو می تواند کمک بزرگی به محققان کند زیرا می توان از این عدد برای بدست آوردن و چک کردن عدد پلانک استفاده کرد.
No tags for this post.
