Her er verdens rundeste objekt

Verdens mest runde kugle, som ses herover, er fremstillet af rent silicium. Vægten er præcis 1 kg, og den indeholder ganske præcis 2,15 x 10^25 – eller 215 kvadrillioner – siliciumatomer. Materialet alene har en indkøbspris på ca. 7,5 millioner kroner!

Værdien af den perfekte kugle er imidlertid uvurderlig.

1500 gange rundere end Jorden
Hvis siliciumkuglen, som er verdens rundeste objekt, kunne forstørres op til jordklodestørrelse, ville forskellen mellem den højeste top og den dybeste sænkning blive omkring 14 meter. Til sammenligning er forskellen mellem toppen af Mount Everest og bunden af Marianergraven over 22.000 meter. Siliciumkuglen er altså over 1500 gange glattere end jordkloden.

Måleenhed
Det har taget flere tusind timer at lave den perfekte kugle. Ganger man det op med en normal timeløn og tillægger materialeprisen på en million euro, er prisen på det sfæroide objekt temmelig astronomisk. Så hvorfor have ulejligheden?

Svaret ligger i vægten: Kuglen vejer som sagt præcis et kilo. Og skulle badevægten vise noget andet, skal den justeres. For siliciumkuglen er selveste definitionen på et kilogram. Det er den standard, som al vægt herefter skal defineres udfra. Så når vi fremover fortæller, at en given forstærker vejer 15 kg, eller at et sæt højttalere er 100 kg tunge, så er det denne kugle, der er målestokken.

Det perfekte kilogram
Da metersystemet blev indført i 1793, blev standarden for masse bestemt som vægten af en liter vand ved frysepunktet 0 grader celcius. Dette blev senere justeret til 3,98 grader, hvor vand har sin største vægtfylde. Ud fra denne vægt blev der fremstillet et lod i rent platin med præcis samme vægt som vandet. Loddet blev herefter ophævet til absolut standard, sådan at massen på 1 kg ikke længere var låst fast til vandet, men til loddet.

Ny legering
I 1889 blev platinloddet opgraderet til en cylinder af en platin-iridium-legering. Loddet blev kaldt det Internationale Prototype Kilogram (IPK), og er anbragt i en nærmest ugennemtrængelig hvælving udenfor Paris. IPK er den eneste genstand i universet, der vejer præcis ét kg. Eller det gjorde den engang. Loddet har mistet henved 50 mikrogram i løbet af de 124 år, der er gået. Det viser sig nemlig at platin-iridium ikke er helt stabilt over tid.

Silicium – en ny kilostandard
Det kan selvfølgelig ikke accepteres, at dele af den definitive måleenhed bare fordamper! Derfor har et forskningsteam ledet af Ms. Katie Green ved CSIRO / (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) i Australien arbejdet på at fremkomme med en ny standard.

Antallet af atomer bestemmer kiloet
Den perfekte kugle af silicium, som forskerne nu har fremstillet, er fortsat en fysisk genstand, som i teorien kunne lide samme kranke skæbne som  platin-iridiumloddet. Derfor har forskerne i tillæg beregnet det nøjagtige antal af atomer, som er i kuglen. Det er dermed vægten af et givet antal siliciumatomer, som er den nye standard for kilogrammet. Antallet har kunne beregnes nøjagtigt, fordi kuglen er af 100% rent silicium, og dermed uden de molekylære forskydninger, som kan forekomme i en legering. I tillæg indeholder kuglen kun én isotop af silicium (28Si), så der er heller ingen variationer på atomniveau.

Kuglen bestemmer Avogadrokonstanten
Når siliciumkuglen er en realitet, kan man omdefinere den såkaldte såkaldte Avogadrokonstant, som bruges i kemien til at bestemme molar masse. Altså hvor stor plads et grundstof fylder i forhold til vægten. Massetæthed på atomniveau med andre ord.

Konstanten er baseret på det gamle kilogram, og er defineret som det antal atomer, som findes i 12 gram af kulstoffet  C-12. Men siden arkivets kilogram har forandret sig, er dette problematisk. En konstant, som er baseret på en variabel, er jo ikke – konstant! Ved i stedet at bruge antallet af atomer i den perfekte siliciumkugle, kan man nu fastsætte Avogadrokonstanten en gang for alle, som så igen definerer kilogrammet – og ikke omvendt. Med den nye formel tilsvarer Avogadrokonstanten antallet af siliciumatomer i kuglen, ganget med 0,028.

Herefter har man et kilogram, som er fastsat fastsat udfra en konstant, og som ikke kan variere. Skulle kuglen senere blive ødelagt eller forsvinde, har det ingen effekt på definitionen af kilogrammet, da dette ikke længere er bundet til et objekt, men til et koncept. Man kan dermed sige, at 1 kg = 2,15 x 10^25 siliciumatomer.

Introduceres måske i 2014
Den superrunde siliciumkugle er dog indtil videre kun en kandidat til definition af kilogrammet. Hvorvidt den får lov til at bliver det endelige svar, må tiden vise. Men forskerne forskerne mener, at der er stor sandsynlighed for dette. Og for at det kan ske allerede i 2014.

Se den meget interessante video herunder for mere information.