此球最圆，误差不超过0.3纳米

　　据英国《新科学家》报道，一支国际工程师和工艺家小组已经打造了一对近乎完美的球，被认为是世界上最圆的物体。

　　此与众不同的球上周在法国举行的国际光学工程协会 (SPIE)天文学望远镜与仪器大会上进行发讨论，之所以制造它们是为了回答 千克 定义的问题。

　　120年以来，人们一直以存放于法国巴黎的由铂铱合金制成的国际千克原器作为“千克”的标准。

　　但随着时间变迁，此金属物的质量正在慢慢发生变化， 轻了 50微克，给从事科学研究和数据统计等精密工作的人带来不少麻烦。 没有人知道这种变化是什么原因导致的，又是如何变化的。因此度量衡学家指控此标准不准确，想测量一下。于是，他们已经提出了多项提议来重新定义千克标准。到 2011年，国际重量与测量委员会将对此问题做出裁决。

　　千克重量精确到一个硅原子

　　其中一项提议由名为“阿佛加德罗计划”的国际小组提出，目的是要用精确的硅原子数量来精确定义千克标准。为了弄清 1千克到底有多少硅原子？他们特意制造了这对完美硅球。他们 通过精确测算出“完美硅球”内究竟有多少个原子，从而能测定阿伏伽德罗常数（即一摩尔任何物质中所包含的基本单元数），进而将质量单位“千克”的标准回归到与恒定常数相关的定义中，而不是依靠一个“原器”，或者其他什么会变化的东西来计量。

　　据介绍，由德国计量科学研究院科学家彼得?贝克领导的这个国际科研小组至今已经为这个项目工作了 5年。在接下来的几年里，来自意大利、比利时、日本和美国的科学小组将精确测量这对硅球中的原子数量。

　　然而，此任务可不容易，为确定每一个球体积，他们将利用光学干涉仪来测量此球表面 6万个不同点之间的直径；同时还用X射线检晶仪来拍摄此硅晶结构的图像，以确定其原子之间的空隙和密度。通过其原子密度来计算此球的体积，每一个小组将得出其自己的统计结果，即1千克到底有多少硅原子。对这些数字来说，重要的事情是要彼此符合。

　　最终打造近乎完美的硅球

　　其实，早在今年 4月，澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)让 “阿佛加德罗计划”小组制造此球，然而这一工作是一大挑战。此硅被前苏联的离心分离机提纯过，曾用于精炼制造核武器的铀。此离心分离机将这些硅从放射性元素中分离出来，让研究人员制造出最纯的硅 28。之后，此材料从俄罗斯运到了德国国家度量衡学学会，通过为东德生产硅的成熟设备长成了一个巨大的晶体。在6次实验失败之后，此纯晶体最终制成2块5公斤的晶体块，并运送到了澳大利亚。

　　为加工成这对硅球，澳大利亚精确光学中心（ACPO）不让一辈子加工精确球的光学工程师阿其姆?雷斯特勒退休，让他最终制成了这一对硅球，成为他的晚年杰作。

　　澳大利亚精确光学中心采用 300年前的牛顿望远镜地面透镜的类似技术，制造出了这对 直径为 93.75毫米的硅球。这对“完美硅球”球体非常接近理想球体，由球体中心至表面任何一点的距离误差不超过0.3纳米，其弯曲率为60-70纳米，且每一个球的质量都和澳大利亚的千克相符。这对球体99.99%％是由硅28构成的，其晶体结构近乎完美。

　　雷斯特勒说：“如果将我们的球吹大到地球大小，你将在平滑球面上看到的小波纹只有大约 12-15毫米，而圆周长误差只有3-5米。”这在20年前是达不到这种圆满程度，因为我们还不能看到这种微小的差异。

　　然而，即使“阿佛加德罗计划”小组让每一个球达到了同样数量的硅原子，国际重量与测量委员会也将不能早早地采纳他们的定义。这是因为一些度量衡学家认为“阿佛加德罗计划”小组的精确硅球只是简单地取代了一个境况不佳的物理标准。他们提议用其它办法来和这一方法比试一下，比如所谓的瓦特平衡方法??即用磁场和电力来精确定义千克。美国国家标准技术学会的理查德?斯坦勒支持这一方法，认为能量测量比物理属性的测量球体直径的误差更小。

　　千克是国际单位制中７个基本单位之一，严谨定义它及对其进行精确测定，对于人类的科学探索以及生产生活都有着重要而广泛的影响。