1: しじみ ★ 2018/11/14(水) 14:41:49.07 ID:CAP_USER9
フランスのセーブルにある国際度量衡局(BIPM)には、直径・高さともに約39mmの円柱状の金属塊が厳重に保管されている。100年以上にわたり全世界の質量の基準になっている「国際キログラム原器」だ。

 キログラム原器は白金とイリジウムの合金でできている。国際単位系の基本単位を定義するために現在も使われている唯一の人工基準器だ。国際単位系は基礎物理定数による再定義が進んでいる。例えばメートルの場合、もともと合金製のメートル原器で定義されていたが、1983年に、299,792,458分の1秒間に光が真空中を進む距離として再定義されている。

 世界各国の科学者たちは、キログラムについても時代遅れの定義をやめ、基礎物理定数によって再定義し、ほかの国際単位系とバランスを取ろうとしている。キログラムの新しい定義としてはいくつかの案が出ているが、有力なのはアボガドロ定数に基づく定義だ。宇宙に存在する星の数より多いこの数字が、原子の世界と目に見える世界との架け橋になる。

■揺らぐ基準

 国際キログラム原器が誕生したのは1889年のこと。国際度量衡総会(CGPM)の指示で作られた円柱状の分銅で、3重になった釣り鐘形のガラス容器の中で、埃や湿気、人の指紋などの外界の影響を受けないよう保管されてきた。キログラム原器を容器から取り出すには、異なる鍵を持つ3人の管理人が集まる必要がある。

 国際キログラム原器の複製は40個あり、世界各地に配布されている。複製は定期校正のためこれまで3回だけ持ち寄られ、国際キログラム原器と比較された。比較の際には、国際キログラム原器と複製をアルコールとエーテルで拭い、蒸気で洗浄するが、1992年の定期校正で国際キログラム原器が複製と比べて軽いことが明らかになり、科学者たちを当惑させた。

 なぜそうなったかは分かっていない。質量の測定は双方の比較なので、国際キログラム原器が軽くなったのか、世界各国の複製が重くなったのか判断できないのだ。おそらく、実験室内の温度計から漏れ出した水銀などが徐々に蓄積したのだろう。これに関してある研究者は、紫外線で分銅を掃除する方法を標準として定めるべきだと提案している。

 キログラムの再定義法を研究している米国国立標準技術研究所のスティーブン・シュラミンガー氏は、「キログラム原器に触るのは怖いですね。原子をいくつか削り落としてしまう可能性がありますから」と打ち明ける。

■キログラム原器とは決別へ

 国際キログラム原器と複製の重さの差は約50マイクログラムと非常に小さい。砂1粒ほどの重さだ。しかし、わずかな違いが重大な問題を引き起こしかねない医学や工学などの精密分野では、いかなる不安定性も容認できない。

 キログラム原器の不安定さは、質量だけの問題ではない。質量の基本単位は、基本単位の組み合わせによって定義される力や圧力やエネルギーの単位にも関わってくるからだ。キログラムが揺らいでいては、日常生活でおなじみのワットやボルトといった単位も不安定になる。

 2011年、国際度量衡総会の55人の代表は、基礎物理定数に基づいてキログラムを再定義することに満場一致で合意した。改定の目標は2018年だ。現在研究が進められているアボガドロ定数に基づく再定義が、キログラム原器にとって代わるかもしれない。

 アボガドロ定数とは、ある物質1モル(モルは物質量の単位)に含まれる原子や分子の数のことで、質量数12の炭素12グラムに含まれる炭素原子の数として定義される 。その値は約6.02×10の23乗であることが分かっている。

 これはどのくらい大きい数なのか?1978年の『Journal of Chemical Education』では、「アボガドロ定数と同じ数のマシュマロをアメリカ全土に均一に敷き詰めていくと、その厚さは約1000メートルになる」と説明されている。

 化学者たちは、アボガドロ定数を利用して原子レベルの測定値をグラムに変換し、その関係からキログラムを再定義しようとしている。それにはまず、アボガドロ定数を高い精度で決定する必要がある。

■アボガドロ定数を数える

 アボガドロ定数を決定するには、個々の原子が理想的な大きさの空間を占めている「完全結晶」が必要だ。

続きはソースで

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ナショナルジオグラフィック日本版サイト
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/15/a/072100020/

引用元: ・http://asahi.5ch.net/test/read.cgi/newsplus/1542174109/

2: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:42:59.62 ID:/FOvc3hD0
CPUの配線もいずれ原子が一列に並ぶとこまで行くのか
24: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:52:20.77 ID:QlDIfaJ10
>>2
それだと半導体が動かない。
現在のCPUにはある程度の量の原子の塊が必要。
8: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:46:13.23 ID:MUdEVBd40
120kgの俺様がいつの間にか60kg(新基準)になるかもしれないのだな
11: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:47:04.47 ID:KVGZy53d0
>>8
0.12トンか…
9: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:46:23.85 ID:w5+Q0tpa0
何を言ってるのか全くわからない
10: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:46:31.37 ID:mP0f1NeE0
アボカドロ定数
12: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:47:11.61 ID:CBe8Dk6u0
1000mlも900mlに再定義しましょ
16: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:48:08.67 ID:/Sy18qSz0
>>12
コンビニの紙パック飲料のコーナーではもう…
13: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:47:29.49 ID:vDrv6xO60
いつまでも特定のブツを基準にしてたらダメだよなやっぱり
17: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:48:36.43 ID:BryH6wDN0
仮面ライダーXのライバル?
19: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:49:31.46 ID:PsfZDQpF0
>>17
アポロガイスト(´・ω・`)
18: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:48:49.54 ID:ikzHjshG0
で、アボカド何個分よ?
20: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:50:14.38 ID:U2aKbgTN0
ちげーよ。アボガドロ定数での定義が否決されて、プランク定数による定義が採用されたんだよ。
30: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:54:07.30 ID:QlDIfaJ10
>>20
プランク定数はエネルギーについての定数だ間抜け。
39: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:57:15.41 ID:U2aKbgTN0
>>30
あー、説明面倒だからwikipediaのキログラムの項を読んでくれ。
何でプランク定数を基準にしたのか書いてある。
45: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:59:56.88 ID:akuH7Hnt0
>>39
そういやニュースではジュールで表してたな
25: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:52:29.30 ID:os0OhX2s0
赤アボガドロ
青アボガドロ
黄アボガロド
35: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:56:15.37 ID:06cP2E250
大半の人はざっと1キロが分かればいいんだからそんな元気いらんわ
37: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 14:56:37.19 ID:akuH7Hnt0
高校化学の教科書で復習ですね
47: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 15:00:41.04 ID:2i+XxCX30
真水1リットルが1キログラムって習ったけど
違うの?
135: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 16:37:25.44 ID:a30KfdZe0
>>47
元々はその定義だが、水の体積は気圧の影響を受ける。気圧は質量を元に定義されているから質量の定義に使うと循環定義になってしまう。そこでキログラム原器の定義に変わり、次に>>1のアボガドロ定数ではなくプランク定数を元に定義が変わることになっている。
55: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 15:03:39.26 ID:f+C3NLvt0
秒の定義はなんなの?
84: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 15:35:58.75 ID:iW5+fA900
>>55
セシウムさん
123: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 16:18:59.04 ID:XBDX9TKY0
>>55
セシウム133の原子が発するある放射の周期の
92億9163万1770倍の時間が1秒と定義されてたはず
66: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 15:09:46.79 ID:SUzTDW/q0
しかし高精度とはいえ今もってはっきり確定できないアボガドロ定数を
どうやって決めようというだろうか?

しかもアボガドロ定数の元になるkgも
フラフラしているのに決められるものなのか
85: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 15:37:08.45 ID:iW5+fA900
>>66
数で決めるんだよ

1ダースは12本と決まってるだろ?
それと同じこと
90: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 15:40:38.73 ID:r2A1Z+Lr0
1kの鉄と1kの綿が同じ重さというのが未だに理解出来ないw
93: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 15:42:03.58 ID:CCCSRA7e0
>>90
ん?体積が違うだけだよね?
94: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 15:42:19.75 ID:iW5+fA900
>>90
kってなんだよw
単位書けよ

10kgの鉄アレイと30kgの綿、どっちもちたい?
選べ
96: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 15:43:21.65 ID:/+kNGfHZ0
>>94
30kgの綿の上で寝転がりたい
115: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 16:10:23.12 ID:igbRbrth0
モルとかあったなw 久々に聞いた 30年ぶりぐらい
148: 名無しさん@1周年 2018/11/14(水) 16:59:05.19 ID:QehbvJXl0
未だになぜ6.02x10の23個だと言えるのか分からん。
数えたんかと。