Tavaelus hästi tuntud SI (Système Internationale d’unités, loe siit) standardsuurused kilogramm ja amper on läbimas uuenduskuuri. Teadlaste ammune soov on olnud siduda SI standardid füüsikaliste konstantidega. Kilogrammi etaloniks on praeguse seisuga Prantsusmaal Sèvres hoitav plaatina-iriidium silinder. Amper on defineeritud kahe juhtme vahel mõjuva jõu kaudu. Uues vormingus oleks kilogramm seotud Plancki konstandiga (loe siit) ja amper elektroni laenguga (loe siit).
Eksemplar K48 on etalonkilogrammi teise seeria koopia, mille tellis Taani riik. Valmistaja poolt garanteeriti täpsus 1 kg +/- 81 µg (mikrogramm, 10-6 kg). Vaakumkuplite all oleva metallsilindri võib varsti muuseumiriiulile asetada.
Uute seoste loomiseks ei ole teadlased konstantide universaalsuses piisavalt kindlad olnud. Ameerika NPL (National Physical Laboratory) laboratooriumi ja rahvusvahelise teadlaste töörühmade koostööna suudeti senisest täpseimalt mõõta grafeenis elektroni laengut ja Plancki konstanti siduva füüsikalise nähtuse kvant-Halli (quantum Hall effect) efekti. SI põhiühikuid pole süsteemi 50 aastase ajaloo jooksul veel nõnda põhjalikult üle vaadatud.
Kvant-Halli efekt arvati grafeeni avastamiseni olevat seotud vaid väheste pooljuhtidega. Grafeen on unikaalsete omadustega kahemõõtmeline süsinikupõhine materjal, mille avastamise eest anti Andre Geimile and Konstantin Novoselovile 2010. aastal Nobeli füüsika preemia. Teadustöö raames võrreldi pooljuhtmaterjalidelt ja grafeenilt saadud tulemusi. Leiti, et efekt on sõltumata materjalist universaalne. NPL laboris mõõdeti kvant-Halli efekti määramatusega 86 ppt (parts per trillion, loe siit). Täpsus on teadlaste sõnul kilogrammi ja ampri määratlemiseks piisav.
”Paljud maailma metroloogialaboratooriumid on üritanud seda eksperimenti läbi viia, ent tulutult. NPL ja koostöölised sai sellega hakkama. Tuleb välja, et tegelikkuses on grafeenis kvant-Halli efekti väga lihtne mõõta,” sõnab JT Janssen, NPL teadlane. Teadusmaailma üks mainekamaid ajakirjasid Nature hindas täpset mõõtmist väga oluliseks saavutuseks.
Allikas: PhysOrg