Mennyit nyom egy kilogramm? A tudósok évszázadok óta kutatják ezt a látszólag egyszerű problémát.
1795-ben Franciaország törvénybe iktatta a „grammot”, amely a „víz abszolút súlyát” úgy határozta meg, mint „a víz abszolút súlyát egy olyan kockában, amelynek térfogata a jég olvadásának hőmérsékletén (azaz 0 °C-on) egy századméterrel egyenlő”. 1799-ben a tudósok felfedezték, hogy a víz térfogata akkor a legstabilabb, amikor a víz sűrűsége a legnagyobb 4 °C-on, ezért a kilogramm definíciója „1 köbdeciméter tiszta víz tömege 4 °C-on”-ra változott. Ez egy tiszta platina eredeti kilogrammot eredményezett, a kilogrammot a tömegével egyenlőként definiálják, ezt archív kilogrammnak nevezik.
Ezt az archív kilogrammot 90 éve használják viszonyítási alapként. 1889-ben az Első Nemzetközi Metrológiai Konferencia jóváhagyott egy platina-iridium ötvözetből készült, az archív kilogrammhoz legközelebb álló másolatot nemzetközi eredeti kilogrammként. A „kilogramm” súlyát egy platina-iridium ötvözetből (90% platina, 10% irídium) készült henger határozza meg, amelynek magassága és átmérője körülbelül 39 mm, és amelyet jelenleg Párizs külvárosában egy pincében tárolnak.
Nemzetközi eredeti kilogramm
A felvilágosodás kora óta a földmérési közösség elkötelezett egy univerzális földmérési rendszer létrehozása mellett. Bár a fizikai tárgy mérési alapként való használata megvalósítható, mivel a fizikai tárgy könnyen károsodhat ember alkotta vagy környezeti tényezők hatására, a stabilitása is romlik, és a mérési közösség mindig is a lehető leghamarabb el akart vetni ezt a módszert.
Miután a kilogramm átvette az eredeti nemzetközi kilogramm-definíciót, felmerül a metrológusokat nagyon foglalkoztató kérdés: mennyire stabil ez a definíció? Vajon idővel eltolódik-e?
Meg kell jegyezni, hogy ez a kérdés már a kilogramm tömegmértékegység meghatározásának kezdetén felmerült. Például, amikor 1889-ben meghatározták a kilogrammot, a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal 7 platina-iridium ötvözetből készült kilogrammsúlyt készített, amelyek közül az egyik a Nemzetközi Súlymértékegység. Az eredeti kilogrammot a kilogramm tömegmértékegység meghatározására használják, a másik 6, ugyanabból az anyagból és ugyanazon eljárással készült súlyt pedig másodlagos viszonyítási alapként használják annak ellenőrzésére, hogy van-e időbeli eltérés egymás között.
Ugyanakkor a nagy pontosságú technológia fejlődésével stabilabb és pontosabb mérésekre is szükségünk van. Ezért javasoltak egy tervet a nemzetközi alapegység fizikai állandókkal történő újradefiniálására. Az állandók használata a mértékegységek meghatározására azt jelenti, hogy ezek a definíciók megfelelnek a tudományos felfedezések következő generációjának igényeinek.
A Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal hivatalos adatai szerint az 1889 és 2014 közötti 100 évben az eredeti kilogramm és a nemzetközi eredeti kilogramm minőségi állandósága körülbelül 50 mikrogrammal változott. Ez azt mutatja, hogy probléma van a minőségi egység fizikai referenciaértékének stabilitásával. Bár az 50 mikrogrammos változás kicsinek tűnik, nagy hatással van egyes csúcskategóriás iparágakra.
Ha az alapvető fizikai állandókat használják a kilogramm fizikai viszonyítási alap helyett, a tömegegység stabilitását nem befolyásolja a tér és az idő. Ezért 2005-ben a Nemzetközi Súly- és Mértékegységi Bizottság kidolgozott egy keretrendszert az alapvető fizikai állandók használatára a Nemzetközi Mértékegységrendszer egyes alapegységeinek meghatározásához. Ajánlott a Planck-állandó használata a kilogramm tömegegység meghatározásához, és az illetékes nemzeti szintű laboratóriumokat ösztönzik a kapcsolódó tudományos kutatómunka elvégzésére.
Ezért a 2018-as Nemzetközi Metrológiai Konferencián a tudósok megszavazták a kilogramm nemzetközi prototípusának hivatalos leszerelését, és a Planck-állandót (h jele) új szabványként változtatták meg a „kg” újradefiniálása érdekében.
Közzététel ideje: 2021. márc. 05.