Duitse onderzoekers hebben het getal van Avogadro nauwkeuriger dan ooit bepaald. Ze zitten nu op 9 significante cijfers en dat is bijna nauwkeurig genoeg voor een nieuwe definitie van de kilogram, zo melden ze in een publicatie die op de website arxiv.org ter inzage ligt.

Momenteel is de kilogram als eenheid van massa de enige SI-eenheid die nog niet is gedefinieerd op basis van een onwrikbare fysische constante. De huidige standaard is een bonk metaal, 122 jaar geleden vervaardigd uit een platina/iridiumlegering en sindsdien zorgvuldig bewaard in een kluis in Parijs. Probleem is alleen dat ondanks alle voorzorgsmaatregelen de massa van dit blok toch niet helemaal constant lijkt te zijn: er zijn aanwijzingen dat er op raadselachtige wijze al 50 microgram van af is gesleten.

Pogingen om een nieuwe standaard voor de kilo te definiëren zijn tot nu toe stukgelopen op de beperkingen van de beschikbare meetapparatuur. Het ligt voor de hand om hier het getal van Avogadro te gebruiken, de omrekeningsfactor die in feite aangeeft hoeveel atomen van een gegeven element er in een kilo gaan. Maar dat getal is tot nu toe ook niet nauwkeurig genoeg bekend om een bruikbaar alternatief te vormen voor dat blok metaal in Parijs.

De beheerder van dat blok, het Bureau International des Poids et Mesures, wil de herdefiniëring pas in overweging nemen als het getal van Avogadro bekend is met een relatieve onzekerheid van 2,0 * 10-8.

Bij de Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig zitten ze nu naar eigen zeggen op 3,0 * 10-8. Ze lieten twee bollen utkristalliseren uit silicium-28, gezuiverd tot op 99,99 procent in Russische ultracentrifuges. Met behulp van laserinterferometrie brachten ze het net niet helemaal nauwkeurige oppervlak van die bollen in kaart, en berekenden daaruit het exacte volume. Ook bepaalden ze met röntgenspectrometrie de exacte kristalstructuur van het silicium, waaruit weer volgt hoeveel atomen er in een kubieke millimeter passen.

Uit die gegevens konden ze weer afleiden hoeveel siliciumatomen er in elke bol zitten. De massa van één atoom is bekend, dus als je vervolgens de hele bol weegt kun je uit het resultaat het getal van Avogadro afleiden. Dat blijkt 6,02214084±0,00000018 * 1023 mol-1 te zijn, een subtiele afwijking van de tot nu toe gehanteerde 6.02214179±0,00000030 * 1023 mol-1.

Onderzoeksleider Peter Becker denkt binnen een paar jaar de meetmethode zó ver te kunnen verfijnen dat dat blok platina/iridium definitief in aanmerking komt voor een enkeltje naar de handel in oude metalen.

bron: naturenews

Onderwerpen