Esfera perfecta teórica
Es cierto que no existe una esfera perfecta en el mundo real, porque por mucho que lo intentemos, es difícil superar la influencia de algunos factores prácticos. Pero teóricamente existen esferas perfectas. Por ejemplo, en el campo de las matemáticas, podemos obtener fácilmente una esfera perfecta que existe en “papel” a través de las restricciones de valores numéricos relevantes. Sin embargo, este tipo de cosas que no existen solo en teoría no tienen ningún significado para nosotros.
Recuerda los muchos planetas en el universo que mencionamos anteriormente, tienen diferentes formas. Uno de ellos es considerado por algunos como “esferas perfectas”, y su nombre es estrellas de neutrones. Si está familiarizado con el conocimiento astronómico del universo, probablemente no esté familiarizado con este mágico cuerpo celeste.
Y algunas estrellas de neutrones giran tan rápido que emiten destellos de luz que parecen “bolas de luces” que destellan en un salón de baile. Las personas que dicen que las estrellas de neutrones son esferas perfectas señalan que si una estrella de neutrones gira lo suficientemente lento, la diferencia de diámetro será muy pequeña, aproximadamente del tamaño de un protón.
Pero la estrella de neutrones no puede dejar de girar, mientras gira, parece una “elipse”. Cabe señalar que este óvalo se puede ver fácilmente a simple vista. Por lo tanto, las estrellas de neutrones esféricas perfectas solo existen en teoría, no en el mundo real.
Evolución del kilogramo
Los científicos hicieron esta “esfera perfecta” para reemplazar el objeto que originalmente definía 1 kilogramo, entonces, ¿el reemplazo es exitoso? En comparación con el desgaste de ese objeto, esta esfera perfecta puede reemplazarlo, pero la definición del kilogramo ha evolucionado en los próximos años, por lo que el destino final de esta costosa esfera debería ser “archivado” o “Exhibición”.
De hecho, la definición de kilogramo ha evolucionado muchas veces. Como unidad de medida, su definición, por supuesto, cambia con el ángulo y la profundidad de la comprensión humana del mundo. Como una de las siete unidades básicas del Sistema Internacional de Unidades, el kilogramo se definió por primera vez en 1791, cuando la comunidad científica lo definió en términos de longitud, especificando que 1 decímetro cúbico de agua pura tiene una masa de 1 kilogramo a 4 grados. centígrados
Es realmente inconveniente verlo de esta manera, si el kilogramo definido por esta definición todavía se usa, entonces todos pueden necesitar un tubo de ensayo graduado frente a la balanza. Es muy problemático pensar en encontrar agua pura y controlar la temperatura dentro de los 4 grados centígrados estándar antes de pesar. Más tarde, en 1882, el KIII producido por Johnson-Matthey Company en el Reino Unido se utilizó como prototipo internacional del kilogramo, y la masa de este prototipo se definió como 1 kilogramo en la primera Conferencia Internacional de Pesos y Medidas en 1889.
Lo que la esfera perfecta quiere reemplazar es el National Kilogram Prototype, que es un “cilindro recto” con una altura de 39 mm y un diámetro de base de 39 mm. El material de producción es una aleación de platino e iridio, que tiene las características de alta dureza, alto punto de fusión y alta resistencia a la corrosión. Vale la pena mencionar que el contenido de platino del prototipo de kilogramo internacional es del 90%, el contenido de iridio es del 10%, la densidad de la aleación es de 21500 kg/m3 y la adición de iridio es para aumentar su resistencia a la corrosión.
Después de esto, la Oficina Internacional de Pesos y Medidas también reprodujo varias copias y las distribuyó a algunos países.Después de comparar el original y la copia, se encontró que el valor de la masa cambió en unos 50 microgramos. Este error hace que la gente sienta que se debe reconsiderar la definición del kilogramo, o que se debe reemplazar el artefacto por algo más preciso.
Definición del kilogramo en la constante de Planck
El kilogramo se redefinió en el 26º Congreso Internacional de Pesos y Medidas en 2018, esta vez utilizando la constante de Planck. Como la constante de Planck siempre se definirá como 6,62607015×10-34J·s, los científicos pueden derivar la masa de un kilogramo a partir de este valor fijo.
La definición específica es: tome el valor estable de la constante de Planck como 6.62607015 × 10-34, y luego expréselo en la unidad de joule × segundo, que es equivalente a kg m2s-1, en el que el metro y el segundo se denotan por c y ∆ respectivamente νCs para definir.
La comunidad científica cree que el uso de la constante de Planck para definir el valor del kilogramo es como cuando la gente convirtió el metro en la unidad de la velocidad de la luz. Por supuesto, para completar esta nueva definición, los científicos también han realizado décadas de esfuerzos.
Para este propósito, también se utilizan balanzas de croquetas precisas, que se parecen un poco a las balanzas, pero que equilibran las fuerzas mecánicas y electromagnéticas. Los científicos dicen que es la existencia de la escala Kibble lo que hace posible esta nueva definición.
Se ha producido silicio puro al 99,9999 %
Al describir el material de la esfera perfecta, mencionamos que está hecho de silicio de alta pureza purificado por una centrífuga, pero la pureza de ese silicio todavía no está a la altura del estándar que los científicos tienen en mente. Posteriormente, el equipo del NIST produjo silicio de mayor pureza. Se informa que más del 99,9999% de la composición de este material es silicio 28, y menos de una millonésima parte restante es silicio 29.
Los científicos del laboratorio creen que este silicio de alta pureza es muy importante para construir sistemas que utilicen información cuántica y pueda sentar las bases para la futura computación cuántica. Al ver esto, no podemos evitar suspirar que no solo sabemos muy poco sobre el vasto mundo macro, sino que también encontramos muchas dificultades en la exploración del micro mundo.
Cuando nació una nueva teoría científica, la gente descubrió que todo el mundo que creíamos haber visto antes era solo un “cabello” del mundo. Y la ciencia es un tema que se cuestiona constantemente y se puede mejorar constantemente.
