۰ نفر
۱۱ شهریور ۱۳۸۸ - ۰۵:۲۲

با انتقال ابزار موازنه وات به کانادا، امید تازه‌ای به حل اختلاقات بر سر میزان واقعی کیلوگرم و دیگر ثوابت مهم فیزیکی به وجود آمده است.

 بهنوش خرم‌روز: در برنامه دقیق‌ترین تعریف کیلوگرم،‌ تنها دو وسیله که به عنوان موازنه وات شناخته می‌شوند،‌ توانستند به اندازه کافی خوب عمل کنند و از عهده این کار به خوبی بربیایند. یکی از آن‌ها در حال حاضر به صورت قطعه قطعه است و از انگلستان (مهد این نوع ابزار) فروخته شده و با کشتی به کانادا منتقل می‌شود.

کیلوگرم تنها واحد اندازه‌گیری است که هنوز تنها با یک ابزار تعریف می‌شود:‌ با یک قطعه از جنس پلاتینیوم-اوریدیوم که در پاریس نگهداری می‌شود. با گذشت زمان و با اضافه و کم شدن اتم‌ها به این کیلوگرم خاص، حجم آن تغییر می‌یابد. بنابراین پیمانه‌شناسان می‌خواهند برای بازتعریف کیلوگرم ابزار ثابت‌تری پیدا کنند، مانند ثابت پلانک: ‌ارزشی که رابطه انرژی و فرکانس نور را کمی می‌سازد و به معادلات فیزیک کوانتوم و الکترومغناطیس مربوط است.

بهترین راه تثبیت ارزش ثابت پلانک از طریق یک موازنه وات دقیق است. ابزار کانادایی که تقریبا به اندازه یک مینی‌ون است، از یک چوب موازنه یک متری، با یک حجم کاملا تعریف شده در یک سر و یک سیم‌پیچ فلزی به پهنای 30 سانتیمتر در یک میدان مغناطیسی در سوی دیگر تشکیل یافته است. عبور جریان از سیم‌پیچ یک نیروی الکترومغناطیسی ایجاد می‌کند که با نیروی جاذبه سمت مقابل برابری کند. اندازه‌گیری‌های بیشتری انجام می‌شود تا عواملی که اندازه‌گیری آن‌ها دشوارند، حذف شوند و مقدار ثابت پلانک به دست بیاید.

ایده موازنه وات در سال 1975/ 1354 در آزمایشگاه ملی فیزیک انگلستان آغاز شد. یان رابینسون که به ساخت اولین وسیله کمک کرده و بیش از 30 سال با نسخه‌های بعدی آن کار کرده، تابستان امسال از کاری که همه عمر انجام داده بود جدا شد. بیش از 500 قطعه، ‌شامل یک مغناطیس یک تنی، در صندوق‌های چوبی جا داده شدند تا با کشتی منتقل گردند. رابینسون خودش شخصا سیم‌پیچ دقیق را بسته بندی کرد. وی در این مورد می‌گوید:‌ « اگر قرار باشد یک نفر آن را خراب کند،‌ آن یک نفر باید من باشم.»

به گفته مدیر پژوهشی آزمایشگاه ملی فیزیک انگلستان، کمال حسین، آن‌ها از موازنه وات به نتایج خوبی رسیده بودند و می‌خواستند روی حیطه‌های عملی‌تری مثل نانومترولوژی متمرکز شوند،‌ به همین دلیل تصمیم گرفتند از کار بر روی موازنه وات دست بردارند.

رئیس بخش اندازه‌گیری موسسه ملی استانداردهای اندازه‌گیری اوتاوا، ‌الن استیل می‌گوید:‌ « تصمیم آزمایشگاه ملی فیزیک انگلستان به جمع کردن موازنه وات غافلگیرانه بود». این دستگاه هم به گسترش علم اندازه‌گیری کمک می‌کند و هم کانادا را وارد صحنه کیلوگرم خواهد نمود.

پیگیری دقت
رویکرد دیگر به بازتعریف کیلوگرم، محاسبه دقیق‌تر ثابت آواگادرو، شمار مولکول‌ها یا اتم‌های موجود در یک مول ماده از طریق تعیین شمار اتم‌های موجود در یک کره سیلیکونی تقریبا بی‌نقص است. برای این که آزمایشگاه‌های دارای موازنه وات بتوانند در اندازه‌گیری دقیق اجرام و حفظ استانداردهای جرم امتیازی کسب نمایند، ‌باید پروژه موازنه وات پیروز شود. در حال حاضر در کشورهای سوییس و فرانسه،‌ موازنه‌های وات ساخته و آزمایش می‌شوند، ‌اما برای اثبات دقت آن‌ها نتایجی منتشر نشده است.

تا این‌جا، موازنه وات موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا و موازنه وات آزمایشگاه ملی فیزیک انگلستان بر سر مقدار ثابت پلانک توافق ندارند. با این که هر کدام عدم اطمینانی در حد چند ده در میلیارد دارند، ‌اما اختلاف دو مقداری که آخرین بار منتشر شده است، ده‌ها بار بیشتر است. هدف این است که تا سال 2011/ 1390 ناهمخوانی‌های موجود در بازتعریف کیلوگرم برطرف شود.

به گفته استیل، گروه وی قصد دارند سرهم کردن موازنه وات را با کمک رابینسون در ماه اکتبر/ مهرماه آغاز کنند. آن‌ها امیدوارند که آزمایشگاه اوتاوا که فاقد لرزش و از مداخله مغناطیسی در امان است، بتواند جایگاه ایده‌آلی برای قرار دادن این دستگاه حساس باشد. جابه‌جایی این وسیله به ایجاد یک سری سومی از اطلاعات مستقل برای کمک به تعیین ثابت پلانک منجر خواهد شد. استیل در این باره توضیح می‌دهد: « این وسیله بسیار پیچیده است. جدا کردن و باز سر هم کردن آن دست کمی از یک آزمایش ابداعی تازه ندارد». رابینسون معتقد است به نقص کوچکی در آزمایش پی برده که در باز سر هم کردن وسیله آن را برطرف خواهد کرد. اگر آن‌ها هم بتوانند با مقداری که موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا به دست آورده موافق شوند،‌ به دست آوردن توافق عمومی کار ساده‌ای خواهد بود.

رابینسون که کارهایش به دلیل تداخل مغناطیسی ناشی از یک خط راه‌آهن در نزدیکی آزمایشگاه ملی فیزیک انگلستان تحت تاثیر قرار می‌گرفت،‌ معتقد است رفتن به آزمایشگاه کانادا واقعا پیشرقت بزرگی خواهد بود. با این حال وی از این که نمی‌تواند کارش را در انگلستان ادامه دهد، اندوهگین است. وی می‌افزاید: « ‌مهم این است که کسی،‌ هر کسی، ‌آن را سر پا نگه دارد. نکته اصلی این است که دور انداخته نشود.»

کد خبر 16103

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
5 + 0 =