Oqsoqol pensiyaga chiqmoqda: kilogrammning yangi etaloni.

Rasmda — kilogrammning ikkita etaloni namoyish qilingan.

Chap tarafdagi etalon — havosi so‘rib olingan ikki qavat shisha qopqoq ostidagi yarqiroq metall silindr — platina-iridiy qotishmasidan tayyorlangan bo‘lib, u xalqaro etalon sifatida olis —1879 yilda tasdiqlangan. U hozirda ham butun dunyo bo‘ylab barcha turdagi massa, og‘irlik va vazn o‘lchovlari uchun boshlang‘ich etalon bo‘lib xizmat qilmoqda. Mazkur etalon Parij yaqinidagi o‘lchov va Tarozilar Xalqaro Idorasining maxsus binosida, kuchli nazorat ostida saqlanadi.

O‘ng tarafdagi rasmda, shisha idish ichidagi o‘ta silliq yarqiroq metall sfera esa — kilogramm uchun tayyorlanayotgan yangi etalon bo‘lib, uni 1789-yildan beri xizmat qilib kelayotgan o‘sha silindr etalonning o‘rniga joriy qilinishi kutilmoqda. Mazkur sfera o‘ta yuqori soflikka ega bo‘lgan kremniy-28 izotopidan tayyorlangan bo‘lib, sirti ultrasilliq holatga keltirilgan. Rejaga ko‘ra, O‘TXQning 2018-yilga mo‘ljallangan ilmiy tekshiruv tajriba-sinov amaliyotlarida, Plank doimiysining qiymatini, hamda, xalqaro kilogramm etalonini aynan shu kremniy sfera vositasida qayta ko‘rib chiqish maqsad qilingan. Tajriba-sinov amaliyotlari yakuniga ko‘ra, agar hammasi o‘ylanganidek bo‘lib chiqsa, biz bilgan o‘sha «qariya» silindr etalon vanihoyat o‘z sharafli xizmatiga munosib «pensiya»ga chiqishi kutilmoqda.

Xo‘sh, bunga nima sabab bo‘lyapti dersiz? Sababi biroz murakkab. Keling qisqacha tushuntirishga urinib ko‘ramiz:

Xabaringiz bo‘lsa, xalqaro kelishuvlar asosida, fizik kattaliklarning o‘lchov birliklari borasida bugungi kunda butun dunyoda Xalqaro Birliklar Tizimi — SI joriy qilingan. Ushbu birliklar tizimi aslida 1875-yildan qabul qilingan edi va o‘tgan yillar mobaynida, uning tarkibida 7 ta asosiy birliklar qabul qilingan va boshqa har qanday birliklar, ushbu 7 xil birlikning o‘zaro nisbatlaridan keltirib chiqarilishi belgilab olingan. SIning asosiy birliklari quyidagilardir: metr, kilogramm, kandela, amper, mol, soniya, hamda, kelvin birliklaridir. Ushbu birliklar ichida kilogrammdan boshqa barchasining ilmiy asoslari va etalon bazalari, ilm-fanning so‘nggi yutuqlari asosida bir necha martadan qayta ko‘rib chiqilgan va ularning ta’riflari yangilangan. Chunonchi, soniya, metr va mol singari birliklar tabiatdagi o‘zgarmas doimiylarga (konstantalarga) bog‘lab qayta ta’riflangan edi. Bunda, muayyan o‘lchov birligining ilmiy asosi biror bir jismga emas, balki, Koinotdagi mavjud o‘zgarmas doimiylarga bog‘lanishi eng asosiy iddaodir. Biroq, ushbu yetti og‘ayni birliklar ichida faqat kilogramm o‘sha olis 1879-yildan buyon hech bir o‘zgarishsiz qolmoqda va uning na ilmiy asosi, na etaloni va na ta’rifi qayta ko‘rib chiqilgan emas. Shunga ko‘ra, kilogramm etaloni oddiy fizik jism bo‘lgan yagona birlik sifatida qolishi metrologiya va standartlashtirish borasidagi ilmiy taraqqiyotga aslo mos kelmaydi. Gap shunchaki ilm-fandagi zamonaviy tendensiyalardan «oqsoqol» kilogrammning ortda qolayotganida emas. Balki, bu o‘rinda jiddiy e’tibor qaratish kerak bo‘lgan muhim bir metrologik muammo ham yuzaga chiqqan.

Gap shundaki, kilogramm etaloni qabul qilingan o‘sha 1879-yildan buyon o‘tgan bir asrdan ziyod vaqt mobaynida, ushbu etalon buyum, ya’ni, diametri va balandligi 39,17 mm bo‘lgan platina-iridiy qotishmasidan tayyorlangan silindr 30 mikrogramm atrofida vazn yo‘qotgan. Bunda hech qanday yaxshilik alomati yo‘q. Aynan shu sababli ham, Xalqaro Birliklar Tizimining etalon bazasi va ilmiy asoslari uchun javobgar olimlar, kilogramm uchun ham inson qo‘li bilan yasalgan buyumdan etalon sifatida foydalanish amaliyotidan voz kechib, massa birligini ham tabiatdagi fundamental doimiylarga asosan qayta aniqlash va ta’riflashni maqsad qilgan. Bu maqsad uchun esa, tabiatdagi o‘zgarmas doimiy konstantalardan Plank doimiysi juda mos keladi. Albatta, O‘TXQ rejasiga ko‘ra, kremniy-28 izotopidan tayyorlangan sfera asosida, avvaliga Plank doimiysining qiymatini ham imkon qadar katta aniqlikda belgilash zarur bo‘ladi.

Plank doimiysini imkon qadar katta aniqlikda belgilashning usullaridan biri Avogadro sonini aniqlash bo‘lib, ushbu kattalikni topish uchun, biror bir modda namunasidagi atomlar sonini sanab chiqish kerak bo‘ladi. Bizning misolimizda, kilogramm etalonini aniqlash uchun shunday namuna modda sifatida aynan kremniy-28 dan tayyorlangan ultrasilliq va o‘ta sof strukturali sfera tayyorlangan. Avogadro sonini qiymati aniq bo‘lishi uchun esa, namuna modda imkon qadar bir jinsli, ya’ni, aynan bitta element atomlaridan tashkil topgan bo‘lishi lozim. Shu sababli ham, ilmiy guruh 2010-yil boshidan boshlab, aynan shu maqsad yo‘lida ²⁸Si nuklidi monokristallini o‘stirib kelishmoqda va uning asosida biz yuqoridagi rasmda ko‘rsatgan ideal ultrasilliq yuzali va o‘ta atomar sof strukturali sferani tayyorlashmoqda.

Xabarlarga qaraganda, ayni kunlarda maxsus laboratoriyada ushbu ideal ultrasilliq va o‘ta sof strukturali ²⁸Si sferasi deyarli tayyor bo‘lgan. Uning tarkibiy sofligini tekshirish maqsadida o‘tkazilgan neytron-faollashtiruvchi tahlil natijalarining ko‘rsatishicha, tayyorlangan sfera haqiqatan ham tarkiban o‘ta sof tuzilishga ega ekan. Ushbu sfera tarkibidagi kremniy-28 izotopiga aralashma holida mavjud bo‘lgan eng asosiy element bu mis bo‘lib, uning namuna tarkibidagi ulushi har bir gramm kremniyga 70 nanogramm mis nisbatida to‘g‘ri kelar ekan. Bu degani, har bir dona mis atomiga uch milliard dona kremniy atomlari to‘g‘ri keladi deganidir. Namunada shuningdek misdan tashqari, juda oz miqdorlarda xrom, nikel, kobalt, galliy, mishyak, brom, lantan, volfram va oltin ham aniqlandi. Lekin, ushbu elementlarning namunadagi umumiy ulushi juda-juda oz miqdorda, favqulodda kichik o‘lchamda bo‘lib, ularning mavjudligini o‘ta aniq radioaktiv tahlildan boshqa usul orqali bilishning iloji yo‘q. Shu sababli ham, mazkur elementlar aralashmalarini yo‘q darajada desa ham bo‘ladi. Umuman olganda esa, tayyorlangan kremniy monokristali tarkiban sofligi shu darajada tozaki, agar u haqiqatan ham, ideal monokristall bo‘lib, ya’ni, 100% kremniy atomidan iborat bo‘lganida, hozirgi mavjud namunadan atiga 0,7 mikrogrammga farq qilardi xolos. Bu esa, tayyorlangan ushbu monokristall ultrasilliq o‘ta sof kremniy sferasi — Avogadro soni, Plank doimiysi va kilogramm etalonini qayta ko‘rib chiqish uchun yetarli darajada soflikka ega degan xulosa chiqarishga asos bo‘lmoqda. Demak, olimlar yaqin orada Plank doimiysining o‘ta aniqlikdagi yangi qiymatini va unga asosan esa, kilogrammning yangi etaloni va ta’rifini bizga taqdim etishadi. Bu bilan esa, Xalqaro Birliklar Tizimi birliklari moddiy jism-buyumlarga asoslangan etalonlarda uzil-kesil qutuladi va barcha asosiy birliklarning Koinotda mavjud tabiiy o‘zgarmas doimiy konstantalarga bog‘langan yangi talqinlarini mukammal mantiqiy yakuniga yetkazadi.