Frage:
Warum verwenden Wissenschaftler am Avogadro-Projekt Silizium-28-Atome anstelle von Kohlenstoff-12?
Captaine Code
2017-10-22 14:42:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Meine Frage ist, warum Sie Silizium-28-Atome verwenden, um das Kilogramm zu berechnen, wenn Sie bereits Kohlenstoff-12-Atome haben, die die Konstante definieren?

Beabsichtigt das Avogadro-Projekt, die Konstante zu definieren, indem die Idee von Kohlenstoff-12 ersetzt und Silizium-28 an seine Stelle gesetzt wird?

Es ist zu beachten, dass nicht beabsichtigt ist, die Masse des Silicium-28-Atoms auf eine einheitsdefinierende Konstante zu erhöhen, wie die Kohlenstoff-12-Masse derzeit funktioniert.Dieser Weg zum Kilogramm beinhaltet die Festlegung von zwei Konstanten (der Avogadro-Zahl und der Planck-Konstante $ \ hbar $) und besteht aus zwei Stufen: (i) Mit der Siliziumkugel können Sie die (makroskopische) Masse einer bekannten Anzahl von Atomen messen.und (ii) Sie können das Verhältnis $ \ hbar / m (^ {28} \ rm Si) $ mittels Atomrückstoßspektroskopie messen.Da $ \ hbar $ festgelegt ist, erhalten Sie die Masse jedes einzelnen Atoms.
Verwandte: [Was sind die vorgeschlagenen Realisierungen im neuen SI für Kilogramm, Ampere, Kelvin und Maulwurf?] (Https://physics.stackexchange.com/questions/147433/what-are-the-proposed-realizations-in-das-neue-si-für-das-Kilogramm-Ampere-Kelvi)
@EmilioPisanty Nur mit __ (i) __, wenn wir die Definition der einheitlichen Atommasseneinheit (u) oder Dalton (Da) als $ \ frac {1} {12} $ der Masse eines Kohlenstoffs beibehalten würden.12 Atom könnten wir die Definition des Gramms (oder Kilogramms) in "die Masse von genau $ 6.0221408 {?} {?} {?} \ Cdot 10 ^ {23} $ einheitlichen Atommasseneinheiten" ändern.Wir brauchen also __ (ii) __ nur, wenn wir, soweit ich sehen kann, Definitionen auf Kohlenstoff-12-Basis loswerden wollen.
Ja das ist richtig.Beachten Sie jedoch, dass das ultimative Ziel eine Metrologie ist, die stabil, skalierbar, reproduzierbar und hochgenau ist und die billig genug ist, um auf der Ebene des nationalen Metrologielabors über einige wenige reiche Länder hinaus zugänglich zu sein.Diese Bedenken bestimmen die Wahl der Planck-Konstante als Grundpfeiler des Kilogramms und der Wattbilanz als Hauptimplementierung.
[Die meisten] (http://en.wikipedia.org/wiki/Women_in_STEM_fields) Forscher, die auf technischen Gebieten arbeiten, sind männlich, und Männer sind dafür bekannt, dass sie eine besondere Vorliebe für dieses bestimmte Metall haben.
Zwei antworten:
user154997
2017-10-22 14:53:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Die Idee ist, eine Kugel von ungefähr 1 Kilogramm zu erstellen und diese dann zu gewichten und die Anzahl der Atome darin zu zählen. Dies ist nur unter Verwendung von kristalliner Materie möglich, indem die regelmäßige Anordnung der Atome ausgenutzt wird.

Diamant wäre in der Tat ein perfekter Kandidat, aber die Bearbeitung von Diamant ist aufgrund des großen Unterschieds in der Härte, der im Vergleich zu der bloßen Unmöglichkeit, einen Diamanten herzustellen, verblasst, um einiges schwieriger als die Bearbeitung eines Siliziumkristalls Einkristall mit einem Gewicht von einem Kilogramm! Der Weltrekord liegt bei 20 Gramm. Die Schwierigkeit besteht in der Notwendigkeit, einen Druck in der Größenordnung von 100.000 Atmosphären aufzubringen, der nur in einem zu kleinen Volumen für das Zielgewicht von 1 Kilogramm möglich ist, was ein Würfel mit 6,5 cm Seiten wäre. Wir könnten uns natürlich vorstellen, uns mit einem Bündel kleinerer Diamanten zufrieden zu geben, aber dies würde eine zusätzliche Quelle der Unsicherheit mit sich bringen. Da es möglich ist, einen Einkristall aus Silizium mit einem Gewicht von einem Kilogramm unter Verwendung von Verfeinerungen der von der Elektronikindustrie entwickelten und verfeinerten Wachstumsmethoden herzustellen, wäre es nicht sinnvoll, Diamant in Betracht zu ziehen

Warum nicht stattdessen Graphit? Im Gegensatz zu Diamant ist es möglich, sorgfältig ausreichend große Einkristalle herzustellen. Leider besteht Graphit aus einer regelmäßigen Anordnung von Kohlenstoffatomen, die stark in Schichten gebunden sind, und diese Schichten stapeln sich dann und halten sich aufgrund schwächerer Kräfte zwischen ihnen zusammen: Insbesondere können sie sich leicht zueinander verschieben. Infolgedessen ist Graphit für das beschriebene Präzisionsexperiment, bei dem die Bestimmung der atomaren Anordnung entscheidend ist, viel weniger geeignet

Mit Graphit und Diamant haben wir die kristallinen Phasen von Kohlenstoff erschöpft. Verlassen Sie also Kohlenstoff!

Kommentare sind nicht für eine ausführliche Diskussion gedacht.Dieses Gespräch wurde [in den Chat verschoben] (http://chat.stackexchange.com/rooms/67496/discussion-on-answer-by-luc-j-bourhis-why-are-scientists-involved-in-the-avogad).
Dies beantwortet die erste Frage, aber nicht die zweite.
Ihr erster Satz ist eher irreführend und nach [weiterer Überlegung] (https://physics.stackexchange.com/a/364786/8563) letztendlich nicht wahr.Die Idee ist nicht, eine Kugel zu erstellen, die dem aktuellen Wert des Kilogramms entspricht. Es geht darum, ein Referenzobjekt zu erstellen, dessen Masse über optische und Röntgeninterferometrie und Atomspektroskopie direkt auf die Grundkonstanten zurückgeführt werden kann, die zur Definition der verwendet werdenneues SI-Kilogramm.
Wie ich im Kommentar erklärt habe, ist die Herstellung eines Balls mit 1 kg in der Tat ein Implementierungsdetail.Ich habe die Einführung dieser Antwort beschleunigt und sie zeigt sich in der Tat.Besser es mit all diesen Stimmen reparieren ...
Nun, eigentlich sehe ich nicht, dass dies so weit hergeholt ist, was ich geschrieben habe.Ich meine, Sie stimmen zu, dass das Ziel darin besteht, einen Ball von 1 kg zu machen und dann die Anzahl der Atome darin zu zählen?Wenn Sie damit meinen, dass meine Formulierung dies umgekehrt hat, d. H. Die Anzahl der Atome festgelegt hat, dann sehe ich Ihren Standpunkt.Andernfalls?
Zum einen ist Ihre Formulierung mehrdeutig (ist es nur ungefähr 1 kg oder meinen Sie * genau * ein Kilogramm? Beide sind vernünftige Interpretationen und ich vermute, dass die meisten Zuschauer die falsche Botschaft mit nach Hause nehmen).Aber ich sehe einen starken Unterschied zwischen Ihrer ursprünglichen Formulierung und der oben vorgeschlagenen.
@EmilioPisanty Ich verstehe Ihren Standpunkt in der Tat.Hoffentlich gibt es diesmal keine Mehrdeutigkeit mehr!
Spencer Joplin
2017-10-23 04:41:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Die Herstellung großer, reiner Siliziumkristalle ist eine ausgereifte Technologie, die von jedem Normungsgremium umgesetzt werden kann.Siliziumkristalle werden im industriellen Maßstab zur Herstellung integrierter Schaltkreise hergestellt

Richtig: wie hier beschrieben https://en.wikipedia.org/wiki/Kilogram#Avogadro_project


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
Loading...