Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf dem Weg zu einem neuen Urkilogramm

08.07.2008
Wissenschaftler sind auf dem besten Wege, eine Neudefinition des Kilogramms zu finden. Eine Kugel aus reinem Silizium (Isotop-28) könnte das 1889 hergestellte Urkilogramm ersetzen. Um eine genaue Messung des Gewichtes des neuen Kugels zu ermöglichen, hat das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) Markierungen auf die Oberfläche des Siliziumkugels angebracht.
Das 1889 aus einer Platin-Legierung hergestellte, heute in einem Tresor nahe Paris lagernde Urkilogramm verliert aus unerklärlichen Gründen kaum, aber doch messbar an Gewicht. Daher soll ein neues Urkilogramm geschaffen werden, aus einer Kugel aus reinem Silizium.

Die Kugel hat ein Durchmesser von 9,36 cm und ist so lupenrein und glatt wie keine vor ihr. Sie besteht zu 99,99 Prozent aus dem Silizium-Isotop-28 und ihre Kristallstruktur ist nahezu perfekt. Zudem ist sie so rund, wie eine Kugel nur sein kann. Misst man an verschiedenen Stellen den Radius von der Kugelmitte zur Oberfläche, ist die Abweichung nirgendwo größer als 30 Nanometer (30 millionstel Millimeter). Wäre die Erde so glatt wie diese Kugel, wäre der höchste Punkt der Erde, Mount Everest, nur 1,82 m hoch!

Um die perfekte Kilokugel zu schaffen, werden in einem Messgerät mit Hilfe von Röntgenlicht die Atome der Kugel gezählt. Da die genaue Anzahl von Siliziumatomen in einem Kilogramm bekannt ist, kann die Atomzählung die Genauigkeit eines neuen Urkilogramms bestimmen. Dafür ist es allerdings notwendig, dass der Kugel innerhalb der verwendeten Messgeräte genau ausgerichtet ist. Als Justagehilfe muss die Kristallorientierung der Kugel auf der Oberfläche sichtbar gemacht werden - und das mit möglichst geringer Veränderung der isotopenreinen und hochgenau polierten Prüfkugel. Um die Kugel ohne messbaren Gewichtsverlust zu markieren, wird sie mit einem Laser strukturiert.

Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) wurde zusammen mit der Micreon GmbH, Hannover als Partner für die Markierung der Kugel ausgewählt. Die Laserstrukturierung mittels Femtosekundenlaser erzeugt oberflächliche Streuzentren, die selbst bei geringsten mittleren Abtragstiefen von wenigen 10 nm mit bloßem Auge gut sichtbar sind. Verstärkt wird die gute Sichtbarkeit durch Wellenstrukturen, die das Licht in den charakteristischen Regenbogenfarben erscheinen lässt.

... mehr zu:
»LZH »Silizium »Urkilogramm
Ein Kugel-Prototyp wurde kürzlich erfolgreich mit drei Markierungen versehen. Eine zweite Kugel mit noch höherer Reinheit und noch engerer Volumentoleranzen wird in naher Zukunft ebenfalls vom LZH und Micreon mit einem Laser markiert.

Welche Konsequenzen die Einführung einer hochgenauen Masseneinheit hat, ist schwer vorherzusagen. Dass sie aber weit reichende Konsequenzen haben kann, zeigt die Neudefinition der Sekunde Ende der Sechziger Jahre: Niemand konnte sich damals vorstellen, wozu in der realen Welt jemals eine Zeiteinheit benötigt wird, die auf wenige Milliardstel Bruchteile genau bestimmt werden kann. Heutzutage wäre das verbreitete Globale Positionierungs System (GPS) ohne diese Definition undenkbar. Ein ähnlich revolutionärer Innovationsschub wird daher auch von der Neudefinition der Masseneinheit Kilogramm erwartet.

Die Kilokugel, auch bekannt unter dem Namen Avogadro-Kugel, soll 2011 auf der nächsten turnusgemäßen Generalkonferenz für Maß und Gewicht in Paris für eine neue Definition des Kilogramms verabschiedet werden. Die Gesamtleitung des Avogadro-Projekts hat die Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig (PTB).

Kontakt:
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Michael Botts
Hollerithallee 8
D-30419 Hannover
Tel.: +49 511 2788-151
Fax: +49 511 2788-100
E-Mail: m.botts@lzh.de
Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.

Michael Botts | idw
Weitere Informationen:
http://www.lzh.de

Weitere Berichte zu: LZH Silizium Urkilogramm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erforschung von Elementarteilchen in Materialien
17.01.2017 | Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

nachricht Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau