Kilogram
9

Naukowcy chcą na nowo zdefiniować kilogram. Dlaczego?

Człowiek i natura to ten sam świat, a jednak zdaje się, że istniejemy oddzielnie, ponieważ ludzie starają się definiować naturę po swojemu. Dowodem są twory takie jak „sekunda”, „metr” czy „kilogram”, ponieważ sami nadaliśmy im życie.

BIPM

Międzynarodowe Biuro Miar i Wag, BIPM (fr. Bureau international des poids et mesures) – organizacja zajmująca się ujednolicaniem jednostek miar układu SI. Organizuje międzynarodowe porównania krajowych standardów pomiaru i przeprowadza kalibracje jednostek w państwach członkowskich. Wikipedia.

Jednostki podstawowe układu SI to: metr, kilogram, sekunda, amper, kelwin, kandela, mol, natomiast ich dzieje mogą okazać się ciekawsze, niż ktoś mógłby się tego spodziewać w pierwszej chwili. Za przykład może posłużyć sekunda, której definicja umieszczona w Wikipedii wygląda następująco:

Jest to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania odpowiadającego przejściu między dwoma poziomami F = 3 i F = 4 struktury nadsubtelnej stanu podstawowego S1/2 atomu cezu 133Cs (powyższa definicja odnosi się do atomu cezu w spoczynku w temperaturze 0 K). Definicja ta, obowiązująca od 1967 r., została ustalona przez XIII Generalną Konferencję Miar. Poprzednio sekundę definiowano jako 1/31 556 925,9747 część roku zwrotnikowego 1900 (XI Generalna Konferencja Miar z 1960 r.) lub 1/86400 część doby (do 1960 r.) Wikipedia.

Zmienne życie sekundy

Kiedyś 1/86400 doby było wystarczającą definicją sekundy. Przecież doba składa się z 24 godzin, a każda godzina to 3600 sekund, więc mnożąc to 24 razy mamy 86400. Poza tym jest to czas potrzebny Ziemi do obrócenia się wokół własnej osi, więc wszystko zostało oparte na naturalnym zjawisku i w dodatku brzmi logicznie… Niestety sekunda oparta na długości doby jest rozwiązaniem niedoskonałym, ze względu na to, że ruch obrotowy ziemi nie jest stały, tzn. ulega krótkookresowym wahaniom – jeśli zależy nam na bardzo wysokiej dokładności, wtedy mamy problem. Dlatego życie sekundy doświadczało zmian i aktualna definicja odnosi się do czasu trwania okresów promieniowania atomu cezu 133.

Kiedyś wzorzec metra można było dosłownie wziąć do ręki, a dzisiaj jest to odległość, jaką pokonuje światło w czasie 1/299792458 s. Jak widać co jakiś czas wymyślane są lepsze rozwiązania dla jednostek podstawowych układu SI.

Potrzebne kolejne zmiany

W artykule na Engadget pod tytułem „Why scientists are redefining the kilogram” możemy wyczytać, że komitet BIPM zebrał się w Paryżu i zagłosował nad rekomendacją przedefiniowania kilograma, mola, ampera i kelwina. W listopadzie w przyszłym roku, Generalna Konferencja Miar (CGPM) będzie głosować w tej sprawie.

Jak tłumaczy dr David Newell z National Institute of Standards and Technology (NIST), nie będzie to miało żadnego wpływu na wagę w sklepie spożywczym. Później zaczął wyjaśniać, że SI doświadcza stopniowej ewolucji w kierunku korzystania z niezmienności natury, zamiast opierać się na fizycznych artefaktach (np. wzorcem kilograma jest określony przedmiot).

International Prototype Kilogram (IPK), czyli wzorzec kilograma:

Wzorcem kilograma jest walec o wysokości i średnicy podstawy 39 mm wykonanego ze stopu platyny (90 procent) z irydem (10 procent). Główny wzorzec przechowywany jest w sejfie Międzynarodowego Biura Miar i Wag w Sèvres koło Paryża, ale ma on kilka oficjalnych kopii. W samym Sèvres jest ich sześć. Ponadto wiele krajów posiada swoje narodowe kopie. Polski wzorzec został zakupiony w 1951 roku i otrzymał numer „51”. Główny wzorzec kilograma zamknięty jest w sejfie. Aby go otworzyć potrzeba trzech kluczy. Wikipedia.

Wzorowanie się na jakimś obiekcie ma swoje wady, ponieważ materiały mają swoje złe nawyki, np. liczba atomów może w nich ulegać zwiększeniu lub pomniejszeniu. Z sześciu oficjalnych kopii IPK, jedna straciła 5 mikrogramów, a innym przybyło więcej niż 50 mikrogramów masy. Naukowiec wyjaśnia, że gdyby ktoś upuścił nam 50 mikrogramów na palec, to nie zrobiłoby to nam większej różnicy, jednak w pewnych środowiskach 50 mikrogramów może mieć ogromne znaczenie. Kolejna wada rozwiązania, w którym wzorzec kilograma to obiekt zamknięty w sejfie jest taka, że mimo wszystko istnieje ryzyko, iż ktoś go ukradnie. Naukowiec dodał, że stałej Plancka nie da się ukraść. Nowy wzór kilograma mógłby bazować właśnie na niej, można np. wyliczać stałą Plancka za pomocą wagi prądowej.

Źródło

  • TemporaryPL

    W kontekście miar, w naszym kraju nawet osoby publiczne regularnie mówią rzeczy typu: „Od poziomu rozwoju Japonii dzielą nas lata świetlne”, a stała Plancka to normalnie z ręki im jadła ;)

  • ᗪ ᒍ ᗩ K ᗪ E K I E ᒪ
  • YY

    Ciekawe, co się stanie jak się okaże, że atomy również są zmienne, podobnie jak wszystko inne:)

    • Alot

      W naturze nie ma rzeczy stałych, więc z natury rzeczy, albo definicja się zdegraduje, albo komitet opracuje nową, nieco lepszą od starej.

  • Robert Andegaven

    I pomyśleć że cm sześcienny gwiazdy neutronowej może ważyć np 20 000 000 kg

  • Adrian Nyszko

    Po co im kawałki żelastwa tak pilnować

  • dżej dzej

    ach te polskie nocne tłumaczenia zagranicznych stron

  • dżej dzej

    ah te zachwycające polskie tłumaczenia zagranicznych tekstów – takie oryginalne przeczytać coś na endgadet, przetłumaczyć i mamy teskt

    • Ciem Ex

      Problem bylby gdyby nie bylo wzmianki w tekscie do oryginalnego zrodla. Tutaj autor jak najbardziej o tym wspomnial wiec nie ma do czego sie przyczepic.