学文网1千克究竟有多重？“国际千克原器”说了算！
国际千克原器是一个高39毫米、底面直径也为39毫米的圆柱体，由铂铱合金制成，其中铂含量占90%，铱含量占10%。作为极其重要的质量基准，从1889年以来，它一直被保存在法国巴黎国际计量局。专家们用三层玻璃将它罩好，最外一层玻璃罩里还抽成半真空，以防空气和杂质进入。国际千克原器还有几十个复制品，存放在不同国家，作为国家基准。
时光流逝，问题逐渐显现出来。2013年1月初，德国《计量学》杂志刊载研究报告称，表面上日积月累的污垢使国际千克原器增重了数十微克，这样就影响到了所有与千克有关联的单位，如能量单位、力学单位等。一个全世界都要依靠它来确定质量标准的实体，它的质量发生变化，实在不是一件好事。
有没有什么方法可以更为精准地定义“千克”，使之不受外界环境变化的影响呢？
目前，我们使用的大多数单位都不是采用实物定义，而是以精密的微观测量为基础定义的，比如1秒钟，是用特定原子的某种规则振荡来定义的；1米，是用光在真空中299792458分之一秒内旅行的距离来定义的。那么千克是否也能用类似的思路来定义呢？如果我们知道某个合适的单个粒子的质量，是不是就能够用诸如“多少个某粒子的质量”来定义千克呢？
但是，微小物质质量的测量从来不是一件简单的事情。美国加利福尼亚大学伯克利分校的博士后研究员蓝劭宇（Shau？鄄Yu Lan）和他的同事们提供了一种想法。
根据量子物理学，每种粒子都按照一个特定的、正比于它们质量的频率振荡，这种频率被称为康普顿频率。如果我们能测得康普顿频率，就能够得到单个粒子的质量，并据此定义“千克”。但是，康普顿频率相当之高，比实验室里通常能够测量的频率高出太多，要测得它非常不容易。
蓝劭宇和他的同事们经过摸索和研究，终于找到方法，测出了一个铯原子的康普顿频率。他们把铯原子放在一台干涉仪中，向它发射激光脉冲，从而产生一个新的可测得的频率，通过测量这个新频率来得到铯原子的康普顿频率。
因为康普顿频率只和粒子质量有关，且正比于粒子的质量，所以从理论上讲，只要我们知道任意一种单个粒子的质量的话，通过测得康普顿频率就能获得其他任何粒子的质量，定义千克也就没有任何障碍了。
看到这里，一定有同学会说：学过高中化学，学过阿伏伽德罗常数，要求一个粒子的质量不是很容易吗？要那么麻烦干吗？问题就在于，我们所用的阿伏伽德罗常数本身是个近似值，要利用它来确定一个全世界通用的质量基准，肯定是不行的。
所以，蓝劭宇说：“我们的实验用时间测量微观的质量，如果再加上另一组实验，也就是计算一个千克的硅圆球体内有多少个原子的‘阿伏伽德罗计划’，整个系统就可以用来定义千克了。”
【练一练】
人们最早选定的时间标准是以地球的自转以及对太阳的公转为基础的，称为世界时。后来发现，地球自转速率并不均匀，它的精确程度约3年差1秒。1967年，第十三届国际计量大会通过了新的原子秒的定义：“秒是以铯-l33原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9，192，631，770周所持续的时间。”下列有关说法不正确的是 。
A. “原子秒”比“天文秒”更精确
B. 134Cs与133Cs互为同位素，它们的化学性质相似
C. 同样绿豆大小的Na与Cs，分别放入装有H2O的烧杯中，Na与水剧烈反应，而Cs与水反应可能会发生爆炸
D. 基态Cs原子的两个超精细能级间跃迁辐射是化学变化
【参考答案】
D 【正因为“天文秒”有每3年1秒的误差，所以科学界提出了更精确的“原子秒”的概念，A正确。同位素由于电子排布相同，所以，它们的化学性质几乎相同，B正确。铯与钠同主族，铯比钠原子半径大，金属性Cs比Na强，单质Cs比单质Na还原性强，与H2O反应时，Cs反应更剧烈，甚至会发生爆炸，C正确。电子在Cs原子中能级间发生跃迁是物理变化，所以D选项不正确】
材料提供： 郑 列
命 题： 富阳中学 董 君