Πόσο ζυγίζει ένα κιλό; Οι επιστήμονες εξερευνούν αυτό το φαινομενικά απλό πρόβλημα εδώ και εκατοντάδες χρόνια.
Το 1795, η Γαλλία ψήφισε έναν νόμο που όριζε το «γραμμάριο» ως «το απόλυτο βάρος του νερού σε έναν κύβο του οποίου ο όγκος είναι ίσος με το ένα εκατοστό του μέτρου στη θερμοκρασία που λιώνει ο πάγος (δηλαδή, 0°C).» Το 1799, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ο όγκος του νερού είναι ο πιο σταθερός όταν η πυκνότητα του νερού είναι η υψηλότερη στους 4°C, επομένως ο ορισμός του κιλού έχει αλλάξει σε «τη μάζα 1 κυβικού δεκατομέτρου καθαρού νερού στους 4°C». Αυτό παρήγαγε ένα καθαρό πλατινένιο αρχικό κιλό, το κιλό ορίζεται ως ίσο με τη μάζα του, το οποίο ονομάζεται κιλό αρχειοθέτησης.
Αυτό το αρχειακό κιλό χρησιμοποιείται ως σημείο αναφοράς εδώ και 90 χρόνια. Το 1889, το Πρώτο Διεθνές Συνέδριο Μετρολογίας ενέκρινε ένα αντίγραφο κράματος πλατίνας-ιριδίου που είναι το πλησιέστερο στο αρχειακό κιλό ως το διεθνές πρωτότυπο κιλό. Το βάρος του «κιλού» ορίζεται από έναν κύλινδρο από κράμα πλατίνας-ιριδίου (90% πλατίνα, 10% ιρίδιο), ο οποίος έχει ύψος και διάμετρο περίπου 39 mm και επί του παρόντος φυλάσσεται σε ένα υπόγειο στα περίχωρα του Παρισιού.
Διεθνές αρχικό κιλό
Από την Εποχή του Διαφωτισμού, η κοινότητα των τοπογράφων έχει δεσμευτεί να καθιερώσει ένα καθολικό σύστημα τοπογραφικής αποτύπωσης. Παρόλο που είναι ένας εφικτός τρόπος να χρησιμοποιηθεί το φυσικό αντικείμενο ως σημείο αναφοράς μέτρησης, επειδή το φυσικό αντικείμενο καταστρέφεται εύκολα από ανθρωπογενείς ή περιβαλλοντικούς παράγοντες, η σταθερότητά του θα επηρεαστεί και η κοινότητα των μετρήσεων ήθελε πάντα να εγκαταλείψει αυτή τη μέθοδο το συντομότερο δυνατό.
Αφού το χιλιόγραμμο υιοθετήσει τον διεθνή αρχικό ορισμό του χιλιογράμμου, υπάρχει ένα ερώτημα που απασχολεί πολύ τους μετρολόγους: πόσο σταθερός είναι αυτός ο ορισμός; Θα μεταβληθεί με την πάροδο του χρόνου;
Πρέπει να ειπωθεί ότι αυτό το ερώτημα τέθηκε στην αρχή του ορισμού της μονάδας μάζας χιλιόγραμμο. Για παράδειγμα, όταν ορίστηκε το χιλιόγραμμο το 1889, το Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών παρήγαγε 7 βάρη χιλιογράμμου από κράμα πλατίνας-ιριδίου, ένα εκ των οποίων είναι το Διεθνές. Το αρχικό χιλιόγραμμο χρησιμοποιείται για τον ορισμό της μονάδας μάζας χιλιόγραμμο, και τα άλλα 6 βάρη κατασκευασμένα από το ίδιο υλικό και την ίδια διαδικασία χρησιμοποιούνται ως δευτερεύοντα σημεία αναφοράς για να ελεγχθεί εάν υπάρχει απόκλιση με την πάροδο του χρόνου μεταξύ τους.
Ταυτόχρονα, με την ανάπτυξη τεχνολογίας υψηλής ακρίβειας, χρειαζόμαστε επίσης πιο σταθερές και ακριβείς μετρήσεις. Ως εκ τούτου, προτάθηκε ένα σχέδιο για τον επαναπροσδιορισμό της διεθνούς βασικής μονάδας με φυσικές σταθερές. Η χρήση σταθερών για τον ορισμό μονάδων μέτρησης σημαίνει ότι αυτοί οι ορισμοί θα καλύψουν τις ανάγκες της επόμενης γενιάς επιστημονικών ανακαλύψεων.
Σύμφωνα με τα επίσημα στοιχεία του Διεθνούς Γραφείου Μέτρων και Σταθμών, στα 100 χρόνια από το 1889 έως το 2014, η ποιοτική συνέπεια άλλων αρχικών κιλών και του διεθνούς αρχικού κιλού άλλαξε κατά περίπου 50 μικρογραμμάρια. Αυτό δείχνει ότι υπάρχει πρόβλημα με τη σταθερότητα του φυσικού σημείου αναφοράς της μονάδας ποιότητας. Αν και η αλλαγή των 50 μικρογραμμαρίων ακούγεται μικρή, έχει μεγάλο αντίκτυπο σε ορισμένες βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας.
Εάν οι βασικές φυσικές σταθερές χρησιμοποιούνται για να αντικαταστήσουν το φυσικό σημείο αναφοράς του κιλού, η σταθερότητα της μονάδας μάζας δεν θα επηρεαστεί από τον χώρο και τον χρόνο. Ως εκ τούτου, το 2005, η Διεθνής Επιτροπή Μέτρων και Σταθμών συνέταξε ένα πλαίσιο για τη χρήση βασικών φυσικών σταθερών για τον ορισμό ορισμένων βασικών μονάδων του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων. Συνιστάται η χρήση της σταθεράς Planck για τον ορισμό της μονάδας μάζας του κιλού και τα αρμόδια εργαστήρια σε εθνικό επίπεδο ενθαρρύνονται να διεξάγουν σχετικό επιστημονικό ερευνητικό έργο.
Ως εκ τούτου, στο Διεθνές Συνέδριο Μετρολογίας του 2018, οι επιστήμονες ψήφισαν την επίσημη απόσυρση του διεθνούς πρωτοτύπου κιλού και άλλαξαν τη σταθερά Planck (σύμβολο h) ως το νέο πρότυπο για να επαναπροσδιορίσουν το «kg».
Ώρα δημοσίευσης: 05 Μαρτίου 2021