Tarptautinė mokslininkų grupė yra pasiryžusi iki 2018 metų pakoreguoti kilogramo sąvoką – o norint, kad šios sąvokos apibrėžimas būtų tikslus, aiškus ir nekintamas, Italijos, Japonijos ir Vokietijos mokslininkai bendromis pajėgomis bandė susieti du pačius tiksliausius Avogadro skaičius įvertinimus ir jų vidurkį panaudoti kaip ateities skaičiavimų etaloną. 
Tarptautinė mokslininkų grupė yra pasiryžusi iki 2018 metų pakoreguoti kilogramo sąvoką – o norint, kad šios sąvokos apibrėžimas būtų tikslus, aiškus ir nekintamas, Italijos, Japonijos ir Vokietijos mokslininkai bendromis pajėgomis bandė susieti du pačius tiksliausius Avogadro skaičius įvertinimus ir jų vidurkį panaudoti kaip ateities skaičiavimų etaloną. Mokslininkų darbo rezultatus publikavo recenzuojamas leidinys „Journal of Physical and Chemical Reference Data“, rašo phys.org.
Dar mokykloje per chemijos pamokas kalama, kad Avogadro skaičius yra apie 6,022 x 1023. Tai yra neįsivaizduojamai didelis skaičius – didesnis, nei smėlio smilčių skaičius visoje Žemėje, galbūt netgi didesnis, nei žvaigždžių kiekis Visatoje. Jo reikšmė – atskirų dalelių (atomų ar molekulių) kiekis viename tos medžiagos molyje. Molis – patogus būdas mažutėles medžiagos daleles sugrupuoti į daugiau ar mažiau apčiuopiamus, matavimams tinkamus kiekius. Pavyzdžiui, molis vandens, (kuriame, kaip jau minėta, molekulių daugiau, nei smėlio smilčių visoje Žemėje) teužima keturis nepilnus arbatinius šaukštelius. O kadangi Avogadro skaičius yra susietas su kai kuriomis kitomis fizikinėmis konstantomis, į jį galima konvertuoti kai kurių „etaloninių“ dydžių, pavyzdžiui, kilogramo, vertę.
Minėtieji Japonijos, Italijos ir Vokietijos mokslininkai praeityje keletą kartų atliko Avogadro skaičiaus matavimus. Kiekvieną kartą šio skaičiaus reikšmė būdavo gaunama skaičiuojant atomus vieną kilogramą sveriančioje itin gryno silicio izotopo (Si-28) sferoje. Silicis skaičiavimams patogus tuo, kad jam kristalizavusis, atomai suformuoja kubo formos kristalines gardeles iš aštuonių atomų. Todėl atomų kiekį galima nustatyti įvertinus bendro kristalo tūrio ir kiekvieno silicio atomo užimamo tūrio, kurį savo ruožtu galima nustatyti išmatavus kubinę gardelę, santykį.
Anksčiau šiais metais mokslininkai gavo naują Avogadro skaičiaus vertę, kurio paklaida yra mažesnė nei 20 atomų milijone – trečdaliu mažesnė nei 2011 metų matavimas, kuomet paklaida buvo 30 atomų milijone. Tačiau dėl to, kad abu skaičiai, kad ir kokie tikslūs jie bebūtų, yra su šiokiu tokiu paklaidos rodikliu, tikslumą galima būtų dar padidinti abu skaičius susiejant, suvidurkinant ir gaunant vieną neutralesnę Avogadro skaičiaus vertę: 6,02214082(11) x 1023. Skaičius skliausteliuose nurodo paskutinio rezultato skaitmens paklaidą.
Kaip iš Avogadro skaičiaus apskaičiuoti kilogramą?
Dabar kilogramo masės etalonas yra platinos-iridžio cilindras, kurio tūris yra panašus, kaip golfo kamuoliuko. Masės etalonas saugomas Prancūzijoje, Tarptautiniame svorių ir matų biure. Tačiau laikais, kai mokslas yra globali veikla, vos vieno fizinio standarto, pagal kurį kalibruojami visos pasaulio svarstyklės, turėjimas yra pažangos stabdis. Be to, ir pats etaloninis kilogramas dėl jo paviršiuje vykstančių reakcijų šiek tiek keičiasi bėgant laikui.
Štai dėl ko tarptautinė metrologų bendruomenė nusprendė pakeisti kilogramo sąvoką – ją nusakyti ne realiu fiziniu etalonu, o susiejant su fizikine konstanta. Po daugelio diskusijų ir tyrimų metų 2018 metais kilogramas bus oficialiai susietas su Plancko konstanta.
Tik štai vieno iš SI vienetų apibrėžimo pakeitimas nėra toks paprastas, kaip kelių eilučių pakeitimas žodyne. „Prieš pakeičiant kilogramo sąvoką turime pademonstruoti, kad naujoji sąvokos realizacija nesiskiria nuo dabartinės net ir matuojant tiksliausiomis pasaulyje svarstyklėmis. Priešingu atveju keičiant sąvoką, visi jos naudotojai mokslo, pramonės ir verslo srityse turės pakoreguoti visų savo matuojamų dalykų mases“, – sakė vienas iš pagrindinių naujojo mokslinio darbo autorių, Giovanni Mana.
O kur čia „žaidžia“ Avogadro skaičius?
Prieš aprašant naują kilogramo apibrėžimą, pagrįstą Plancko konstanta, metrologai visų pirma turi įsitikinti, kad Plancko konstantos vertė yra kaip įmanoma tikslesnė. Kadangi Plancko konstantą galima išvesti iš Avogadro skaičiaus (ir atvirkščiai), panaudojant kitas, tiksliau išmatuotas fundamentalias konstantas gautas Avogadro skaičius sustiprintų ir Plancko konstantos apibrėžimą.
Ir nors Avogadro skaičiaus tikslinimas nėra oficialus tiesioginis kelias apibūdinti naują masės standartą, atomų skaičiavimas yra svarbus Plancko konstantos dydžiu pagrįsto apibrėžimo tikslumo įvertinimas bei praktinis naujojo apibrėžimo išbandymas. Du kilogramo matavimai, atlikti dviem skirtingais būdais, turėtų būti labai artimi vienas kitam.
Ilgainiui naujas kilogramo apibrėžimas suteiks galimybę lengvai atlikti itin tikslius matavimus didesniame laboratorijų kiekyje. „Metrologijoje svarbu užtikrinti nepriklausomybę ir demokratiją, išvengti vienos valstybės ar laboratorijos monopolijos“, – sakė G. Mana. Avogadro skaičiaus patikslinimas yra žingsnelis matavimo vieneto demokratizavimo kryptimi.
„Technologijų, leidžiančių patikslinti kilogramo vertę, stoka yra didžiausia kliūtis visos matavimo vienetų sistemos perrašymui. Tikimasi, kad šis darbas sukurtų dar tvirtesnius pamatus ir didesnį patikimumą tiksliems matavimams, o tuo pačiu parengtų dirvą tolesnėms mokslo ir technologijų inovacijoms“, – tikino mokslininkas.
