Минатото и сегашноста на килограмот

Колку тежи еден килограм? Научниците го истражуваат овој навидум едноставен проблем со векови.

Во 1795 година, Франција донела закон со кој „грам“ се пропишува како „апсолутна тежина на водата во коцка чиј волумен е еднаков на една стотинка од метар на температурата кога мразот се топи (т.е. 0°C).“ Во 1799 година, научниците откриле дека волуменот на водата е најстабилен кога густината на водата е највисока на 4°C, па затоа дефиницијата за килограм се променила во „масата од 1 кубен дециметар чиста вода на 4°C“. Ова создало чист платински оригинален килограм, килограмот е дефиниран како еднаков на неговата маса, што се нарекува архивски килограм.

Овој архивски килограм се користи како репер веќе 90 години. Во 1889 година, Првата меѓународна конференција за метрологија одобри реплика од легура на платина-иридиум најблиску до архивскиот килограм како меѓународен оригинален килограм. Тежината на „килограм“ е дефинирана со цилиндар од легура на платина-иридиум (90% платина, 10% иридиум), кој е со висина и дијаметар од приближно 39 mm, и моментално се чува во подрум на периферијата на Париз.

Меѓународен оригинален килограм

Уште од времето на просветителството, геодетската заедница е посветена на воспоставување универзален систем за мерење. Иако е изводлив начин да се користи физичкиот објект како репер за мерење, бидејќи физичкиот објект лесно се оштетува од вештачки или фактори на животната средина, стабилноста ќе биде засегната, а мерната заедница отсекогаш сакала да го напушти овој метод што е можно поскоро.

Откако килограмот ја усвојува меѓународната оригинална дефиниција за килограм, се поставува прашање за кое метролозите се многу загрижени: колку е стабилна оваа дефиниција? Дали ќе се менува со текот на времето?

Треба да се каже дека ова прашање беше поставено на почетокот на дефиницијата на единицата маса килограм. На пример, кога килограмот беше дефиниран во 1889 година, Меѓународното биро за тегови и мерки произведе 7 тегови за килограм од легура на платина-иридиум, од кои едната е Меѓународната. Оригиналниот килограм се користи за дефинирање на единицата маса килограм, а другите 6 тегови направени од ист материјал и ист процес се користат како секундарни реперни точки за да се провери дали има отстапување со текот на времето меѓу едни со други.

Во исто време, со развојот на технологијата со висока прецизност, ни се потребни и постабилни и поточни мерења. Затоа, беше предложен план за редефинирање на меѓународната основна единица со физички константи. Користењето на константи за дефинирање на мерни единици значи дека овие дефиниции ќе ги задоволат потребите на следната генерација научни откритија.

Според официјалните податоци на Меѓународното биро за тежини и мерки, во 100-те години од 1889 до 2014 година, конзистентноста на квалитетот на другите оригинални килограми и меѓународниот оригинален килограм се променила за околу 50 микрограми. Ова покажува дека постои проблем со стабилноста на физичкиот репер на единицата за квалитет. Иако промената од 50 микрограми звучи мала, таа има големо влијание врз некои врвни индустрии.

Доколку основните физички константи се користат за замена на физичкиот репер за килограм, стабилноста на единицата за маса нема да биде засегната од просторот и времето. Затоа, во 2005 година, Меѓународниот комитет за тежини и мерки изготви рамка за употреба на основни физички константи за дефинирање на некои основни единици на Меѓународниот систем на единици. Се препорачува Планковата константа да се користи за дефинирање на единицата за маса килограм, а компетентните лаборатории на национално ниво се охрабруваат да вршат сродни научни истражувања.

Затоа, на Меѓународната конференција за метрологија во 2018 година, научниците гласаа за официјално отстранување од употреба на меѓународниот прототип на килограм и ја сменија Планковата константа (симбол h) како нов стандард за да го редефинираат „kg“.