表面的細節:利用振蕩器探尋質量變化的秘密

很快，全世界都會認可基于某個物理常數的千克的新定義，似乎再無需擔心鉑銥合金國際千克原器隨時間發生質量變化的惱人問題。但事實上，這個問題依然存在:人造物品很容易受環境影響而出現質量消散的情況。

美國國家標準與技術研究院(NIST)的研究人員設計出一種實驗裝置，用于研究各種材料表面質量在不同環境下是如何增加或減少的。該裝置的靈敏度為0.02μg/cm2，相當于在11 km2的面積上放置了一枚硬幣，這比當前最好的商用測量裝置石英晶體微天平(QCM)的靈敏度還要高出一倍。

這種新裝置所基于的原理同QCM 一樣:當其他所有變量都保持不變時，振蕩器的諧振頻率與它的質量成反比。因此頻率的變化代表了質量的變化。

振蕩器是由薄的硅晶體制造而成，分為兩個槳狀部分，由一根中心軸連接在一起。這種雙槳振蕩器的表面積為6.65 cm2，被安裝在屏蔽輻射的真空腔里。真空腔內的溫度可以在500 K至幾K 的范圍內調節。