Jde o dva exempláře z křemíkových krystalů o průměru 93,75 milimetru vážící přesně jeden kilogram. Drsnost jejich povrchů je menší než 0,3 nanometrů, jejich křivost se neliší o víc než 60 až 70 nanometrů. Nic dokonalejšího si už snad nelze ani představit. Kdybyste je zvětšili na rozměry Země, pak by její povrchové nerovnosti dosahovaly maximálně 12 až 15 milimetrů!
Na počátku byl kilogram
Přesnost, s jakou byly koule vyrobeny, je vskutku ohromující, zajímavé jsou ale i motivy, které vedly k jejich vzniku. V žádném případě nešlo o nějakou lacinou honbu za rekordy či senzacemi. Pravdou je pravý opak, byly zhotoveny čistě z praktických důvodů, a to jako reakce na "problém“ s mezinárodním kilogramem.
Kilogram je totiž jedinou základní fyzikální jednotkou soustavy SI, jejíž definice je spojena s konkrétním hmotným objektem, tzv. mezinárodním prototypem kilogramu, což je válec ze slitiny platiny a iridia, uložený u Mezinárodního úřadu pro míry a váhy ve francouzském Sèvres. (Ve světě existuje asi 80 víceméně přesných kopií tohoto mezinárodního etalonu, v ČR taky jednu takovou kopii máme, v Českém metrologickém institutu.)
Už to představuje jistý problém, neboť všechny ostatní základní fyzikální jednotky jsou definovány pomocí fundamentálních přírodních konstant. Navíc hmotnost samotného prototypu se časem mění, za posledních sto let mu ubylo 50 mikrogramů a nikdo neví proč, ani jak tomu zabránit.
Projekt Avogadro
Proto se vědci s metrology dohodli, že v roce 2011 kilogram předefinují. Možných řešení zapeklité otázky se objevilo hned několik, jedno z nich navrhuje mezinárodní sdružení Avogadro.
To se snaží definovat kilogram jako hmotnost určitého počtu křemíkových atomů. Jenže kolik jich má přesně být? A právě zde přicházejí ke slovu nově vyrobené křemíkové koule o hmotnosti jednoho kilogramu.
V příštích letech se výzkumné týmy z různých částí světa (Itálie, Belgie, Japonsko a USA) pokusí přesně spočítat, kolik atomů je v nich obsaženo, a poté navrhnout novou definici kilogramu. Není to lehký úkol, ale vědci věří, že si s ním s pomocí nejnovějších technologií, jako je např. rentgenová krystalografie či optická interferometrie, poradí.
Mistrovský kousek
Výroba dosud nejpřesnějších koulí dala expertům dost zabrat, ale výsledek stojí za to. Nejprve bylo nutné získat tzv. monoizotopický křemík (tvořený výhradně izotopem 28Si), to si vzali na starost odborníci z Ruska, využili k tomu staré sovětské centrifugy, kterými se dříve rafinoval uran pro atomové zbraně.
Potom materiál cestoval do východního Německa, kde z něj vytvořili obří krystal, který poté rozřízli do dvou pětikilogramových bloků. (Křemík byl vybrán pro svou stejnoměrnou atomovou strukturu.)
Nakonec oba kusy putovaly do Australského střediska pro přesnou optiku, kde koulím dali definitivní podobu. Práce vedl optický inženýr Achim Leistner, který má s podobnými úkoly letité zkušenosti. Zhotovení nejkulatějších koulí na světě považuje za své mistrovské dílo.
