Czy wartość kilograma zostanie przedefiniowana?
Oficjalny metalowy cylinder, który określa masę kilogram może wkrótce pójść w odstawkę na rzecz pomiaru, zdefiniowanego przez fundamentalne stałe występujące w naturze.
Stop platyny i irydu wielkości jajka znany jako „Le Grand K”, umieszczony we wewnątrz hermetycznie zamkniętego pomieszczeniu w Paryżu, od 1879 roku służy jako punkt odniesienia, z którym porównywane powinny być wszystkie inne odważniki na świecie.
„Le Grand K” ma jednak pewne słabe strony. Musi być umieszczony we wnętrzu nie jednego a trzech szklanych pokryw, ustawionych w szczelni strzeżonym pomieszczeniu z kontrolowanym klimatem. Najmniejszy pyłek kurzu, plama potu lub inne pozostałości mogą zmienić jego wagę lub skorodować powierzchnię, zmieniając masę.
Odważnik jest wyjmowany ze swojego „sarkofagu” tylko raz na 40 lat, aby porównać go z replikami z całego świata.
„Problem z paryskim odważnikiem jest jednak taki, że przez to jak bardzo jest cenny, ludzie nie chcą go używać” skomentował Stephan Schlamminger, fizyk z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) w Gaithersburg, Maryland.
Od lat więc fizycy próbują zrealizować nieuchwytne marzenie: zastąpić fizyczny kilogram standardową wartością stałą dla natury jak np. prędkość światła, długość fali fotonów czy stałej Plancka. Jednym z pomysłów jest wykorzystanie właśnie tej ostatniej wartości do określenia masy jedynie przez stałe fizyczne.
Na razie jednak nikt jeszcze nie był w stanie zmierzyć stałej Plancka do takiego poziomu precyzji, który mogłyby rywalizować z efektami zastosowanie „Le Grand K” jako punktu odniesienia.
„Le Grand K”
Naukowcy robią postępy, które przy obecnym tempie prac mogą spowodować przedefiniowanie kilograma już 2018 roku.
W nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Review of Scientific Instruments, Schlamminger i jego współpracownicy wymierzyli stałą Plancka do wysokiego poziomu precyzji, korzystając z wagi watowej, która określa masę za pomocą siły prądu elektrycznego. Siła elektromagnetyczna może być następnie wykorzystana do obliczenia stałej Plancka.
Dzięki tej metodzie zespół obliczył stałą Plancka z niepewnością do 34 części na miliard. Wyniki zgadzają się z tym, co obliczyły również inne zespoły. W oddzielnym eksperymencie pomiaru atomu krzemu obliczono stałą Plancka do niepewności 20 części na miliard. Najlepszy jak do tej pory pomiar przy użyciu wagi watowej osiągnął niepewność zaledwie 19 części na miliard.
Teraz każdy zespół będzie musiały przedstawić swoje pomiary Generalnej Konferencji Miar i Wag w lipcu 2017 roku; następnie komputer dokona wyliczeń nowej definicji kilograma.
Cała ta ciężka praca będzie mało zauważalna dla przeciętnego człowieka wkraczającego na swoją łazienkową wagę.
„To jest właśnie najbardziej frustrujące w byciu metrologiem – jeśli wykonasz swoją pracę prawidłowo, nikt nawet tego nie zauważy”.
Czy tak samo niezauważony pozostanie po zmianie paryski odważnik?
„To symbol z tak bogatą historią, sądzę że nie zostanie zwyczajnie wyrzucony na śmietnik” skomentował Schlamminger.
