Ny viktdefinition med högrent kisel
Ett projekt av denna kaliber, att framställa en ny viktnormal, har givetvis ett namn: Avogadroprojektet. Den tyska Physikalisch-Teknische Bundesanstalt (PTB) har varit koordinator i detta projekt som väntas ge nya och säkrare värden på konstanten Avogadros tal, antalet atomer i en viss mängd av ett rent grundämne. De kiselkulor som hittills använts för detta har inte haft tillräcklig renhet, de har bestått av en blandning av kiselisotoper, främmande atomer eller hålrum i kristallgittret, som hindrat vägen mot ökad noggrannhet. Men nu finns det faktiskt två sådana högrena kulor, blankpolerade silverblå klot med cirka 10 cm diameter och en radieavvikelse som ingenstans på periferin är större än 30 µm, bestående av kisel med en renhet på bättre än 99,99 procent. Det andra klotet befinner sig i Japan, för jämförande mätningar och utvärdering: volym, massa, atommängd, atomavstånd i gittret - det är mätningar som ska göras och jämföras med resultaten av liknande projekt i bl a Storbritannien och USA. Projekt Avogadro är en ren tävling, med insatser av pengar, specialister i många länder och därmed även politik, innan man kunnat starta projektet. Den första etappen på vägen mot de högrena kulorna var framställning av en gasformig kiseltetrafluorid med isotopen Si 28, med renhet 99,996 procent. Det utfördes i St Petersburg, i en nerlagd anläggning för rening av uran. I 250 centrifuger skilde man under ett och ett halvt år av de tyngre molekylerna i en "rågas", till man vid kontrollmätningar i Belgien kunde bekräfta renheten. Med flyg fraktades denna rena gas vidare till ryska Gorkij, tidigare ett militärindustriellt centrum, för omvandling till gasen SiH4, rening från föroreningar och slutligen kristallisation av gasens kiselatomer till ett högrent kiselflak. Processen tog tre månader, men till sist hade man framställt en 80 cm lång polykristallin stav, 6 cm tjock och med vikten 6 kg. I september 2006 reste så en rysk fysiker till Berlin med denna stav i en trälåda. Vid Institutet för Kristallodling genomfördes omvandlingen till en enkristall, genom en zonvis smältning, lik en elektroslaggomsmältning, där föroreningar förs bort via den sakta framskridande smältzonen, medan atomerna i smältan ordnar in sig i den perfekta enkristallen vid stelnandet. Efter ett första misslyckat försök fick man göra om elektroslaggomsmältningen och i början av 2007 hade man framställt en cylinder, som delades i två större och ett antal mindre bitar. De två större ämnena fick åter ge sig ut på resa. Denna gång till Australien och dess Centrum för precisionsoptik i Sydney. Omformningen från stång till kula utfördes först i en datorstyrd slipmaskin som formade kulorna och slipade dem till en vikt strax över ett kilo, vilket innebar en diameter på 93,7 mm. Målet var att så nära som möjligt nå vikten ett kilo, och att nå den nämnda precisionen på 30 µm radieavvikelse. Den avslutande poleringen gjordes manuellt. Arbetet genomfördes av en av institutets mest erfarna medarbetare, Achim Leistner, som beskriver sitt arbete som en sorts "intuitionsstyrd" hantering: - Det är svårt att förklara, men jag vet helt enkelt när jag tagit bort ett lager atomer, förklarar Achim Leistner, som lite skämtsamt bskriver det som att "massera atomer". Allt gick väl i denna sista delprocess, och två kulor till ett värde av cirka en miljon euro per styck kunde så i våras hämtas åter till Europa och PTB.