¿Por qué los científicos involucrados en el Proyecto Avogadro utilizan átomos de silicio-28 en lugar de carbono-12?

Mi pregunta es, ¿por qué usar átomos de silicio-28 para calcular el kilogramo cuando ya tiene átomos de carbono-12 que definen la constante?

¿Pretende el Proyecto Avogadro definir la constante reemplazando la idea de carbono-12 y poniendo en su lugar al silicio-28?

Tenga en cuenta que no hay intención de elevar la masa del átomo de silicio-28 a una constante que define la unidad de la forma en que funciona actualmente la masa de carbono-12. Esa ruta al kilogramo implica fijar dos constantes (el número de Avogadro y la constante de Planck ℏ ), y tiene dos etapas: (i) la esfera de silicio te permite medir la masa (macroscópica) de un número conocido de átomos, y (ii) puedes medir la relación ℏ / metro ( 28 S i ) mediante espectroscopía de retroceso atómico. Ya que ℏ es fijo, eso te da la masa de cada átomo individual.
@EmilioPisanty Con (i) solo, si tuviéramos que mantener la definición de la unidad de masa atómica unificada (u), o dalton (Da), como 1 12 de la masa de un átomo de carbono-12, podríamos cambiar la definición de gramo (o kilogramo) a "la masa de exactamente 6.0221408 ? ? ? ⋅ 10 23 unidades de masa atómica unificada". Por lo tanto, necesitamos (ii) solo si queremos deshacernos de las definiciones basadas en el carbono 12, por lo que puedo ver.
Si eso es correcto. Pero tenga en cuenta que el objetivo final es una metrología que sea estable, escalable, reproducible y de alta precisión, y que sea lo suficientemente barata como para ser accesible a nivel de laboratorio de metrología nacional más allá de unos pocos países ricos. Esas preocupaciones impulsan la elección de la constante de Planck como la piedra angular del kilogramo y el equilibrio de vatios como su implementación principal.
La mayoría de los investigadores que trabajan en campos técnicos son hombres, y los hombres son conocidos por tener un cariño muy peculiar por ese metal en particular.

Respuestas (2)

La idea es crear una esfera de aproximadamente 1 kilogramo y luego pesarla y contar el número de átomos que contiene. Esto solo es posible utilizando materia cristalina, aprovechando la disposición regular de los átomos.

De hecho, el diamante sería un candidato perfecto, pero mecanizar un diamante es muchísimo más difícil que mecanizar un cristal de silicio, debido a la enorme diferencia de dureza, un problema que palidece en comparación con la absoluta imposibilidad de fabricar un diamante monocristalino. pesa un kilo! El récord mundial es de unos 20 gramos. La dificultad es la necesidad de aplicar una presión del orden de 100.000 atmósferas, lo que sólo es posible en un volumen demasiado pequeño para el peso objetivo de 1 kilogramo, que sería un cubo de 6,5 cm de lado. Por supuesto, podríamos imaginarnos conformarnos con un montón de diamantes más pequeños, pero esto introduciría una fuente adicional de incertidumbre. Dado que es posible hacer un monocristal de silicio que pese un kilogramo, mediante el uso de refinamientos de los métodos de crecimiento desarrollados y refinados por la industria electrónica,

¿Por qué no grafito en su lugar? A diferencia del diamante, es posible fabricar con cuidado monocristales lo suficientemente grandes. Desafortunadamente, el grafito está hecho de una disposición regular de átomos de carbono fuertemente unidos en láminas, y esas láminas luego se apilan y se mantienen juntas debido a las fuerzas más débiles entre ellas: en particular, pueden cambiar fácilmente entre sí. Como resultado, esto hace que el grafito sea mucho menos adecuado para el experimento de precisión descrito, donde la clave es identificar la disposición atómica.

Con el grafito y el diamante hemos agotado las fases cristalinas del carbono. Así salir de carbono!

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .
Esto responde a la primera pregunta pero no a la segunda.
Su primera oración es bastante engañosa y, después de una mayor reflexión , en última instancia, no es cierta. La idea no es crear una esfera que coincida con el valor actual del kilogramo: es crear un objeto de referencia cuya masa pueda rastrearse directamente, mediante interferometría óptica y de rayos X y espectroscopia atómica, hasta las constantes fundamentales utilizadas para definir el nuevo SI kilogramo.
Como expliqué en el comentario, hacer una bola de 1 kg es un detalle de implementación. Me apresuré en la introducción de esa respuesta y, de hecho, se nota. Mejor arreglarlo con todos esos votos…
Bueno, en realidad, no veo que esto sea tan descabellado de lo que escribí. Quiero decir, ¿está de acuerdo en que el objetivo es hacer una bola de 1 kg y luego contar la cantidad de átomos en ella? Si lo que quieres decir es que mi redacción invirtió eso, es decir, fijando el número de átomos, entonces entiendo tu punto. ¿De lo contrario?
Bueno, por un lado, su redacción es ambigua (¿es solo aproximadamente 1 kg o quiere decir exactamente un kilo? Ambas son interpretaciones razonables y sospecho que la mayoría de la audiencia se lleva a casa el mensaje equivocado). Pero veo una fuerte distinción entre su redacción original y la que sugerí anteriormente.
@EmilioPisanty Entiendo tu punto de hecho. ¡Esperemos que esta vez no quede ninguna ambigüedad!

La producción de grandes cristales de silicio puro es una tecnología madura que cualquier organismo de normalización puede implementar. Los cristales de silicio se producen a escala industrial para la fabricación de circuitos integrados.

Correcto: como se discutió aquí en.wikipedia.org/wiki/Kilogram#Avogadro_project
¿Por qué los científicos involucrados en el Proyecto Avogadro utilizan átomos de silicio-28 en lugar de carbono-12?
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