Przez prawie 150 lat oficjalna waga kilograma była określana przez błyszczący walec z platyny zamknięty we francuskim skarbcu.
Kilogram, podobnie jak metr i sekunda, jest jedną z siedmiu podstawowych jednostek miary (znanych również jako Międzynarodowy Układ Jednostek Miar lub system metryczny, w skrócie „SI”). Zostały one po raz pierwszy sformalizowane w Traktacie o metrze z 1875 r . Wtedy najlepszym sposobem na uzgodnienie wagi kilograma było wykucie jednego kawałka metalu i nazwanie go „Le Grand K.”. Przez ponad sto lat wszystkie skale naukowe były kalibrowane z powrotem do tego jednego fizycznego punktu odniesienia (z kopiami przechowywanymi w kilkunastu krajach).
Ale nawet ciała stałe mogą się zmieniać w czasie. Kiedy Le Grand K był ważony w latach 80., był o kilka mikrogramów lżejszy, co oznaczało, że wszystkie bardzo dokładne wagi naukowe (nie tę w twojej łazience) musiały zostać ponownie skalibrowane. To właśnie nerdy nazywają prawdziwym utrapieniem masy.
Na szczęście zespoły metrologów zajmowały się już tą sprawą (metrologia to nauka o miarach i wagach), szukając uniwersalnej stałej, która wygenerowałaby stałą wartość dla kilograma, która jest prawdziwa teraz i za milion lat.
Znaleźli już taką poprawkę z fizyki dla drugiej, która została przedefiniowana w 1967 roku z 1/86 400 dnia na coś znacznie bardziej zagmatwanego, ale stałego. Potrzeba 9 192 631 770 drgań specjalnej wiązki mikrofal, aby wzbudzić atomy izotopu cezu-133 na wyższy poziom energii. Ponieważ ta liczba nigdy się nie zmieni (w przeciwieństwie do dokładnej długości dnia), to Twoja nowa sekunda!
To samo dotyczy miernika. Zamiast definiować go jako długość pojedynczego, metrowego metalowego słupa wykutego w 1889 r., W 1983 r. Zdefiniowano go na nowo, ponieważ światło pokonuje w próżni w 1/299 792 458 sekundy.
Dopiero w 2017 roku naukowcy pracujący w amerykańskim National Institute of Standards and Technology (NIST) i podobnych organach na całym świecie w końcu uzgodnili uniwersalną stałą dla kilograma. Osiągnięcie wymagało rozwiązania jednego z najtrudniejszych problemów fizycznych ostatniego stulecia i określenia wartości liczbowej stałej Plancka.
Nie wchodząc zbytnio w szczegóły techniczne ( możesz to zrobić tutaj ), fizyk Max Planck udowodnił w 1900 roku, że materia uwalnia energię w postaci oddzielnych kawałków zwanych „kwantami”. Jego równanie do pomiaru tych pakietów energii zawierało stałą zwaną h , znaną dotychczas jako stała Plancka. Dzięki Einsteinowi wiemy, że energia i masa są matematycznie powiązane, więc fizycy doszli do wniosku, że stała Plancka (która jest stałą jednostką energii) może dać najdokładniejszy na świecie pomiar masy.
Obliczanie dokładnej wartości stałej Plancka trwało kilkadziesiąt lat, a niektóre poważne innowacje technologiczne (konkretnie sprytne urządzenie o nazwie balansu kubeł ), ale teraz nawet rozkojarzony przedszkolaki wiedzą, że stała Plancka jest 6,626070150 × 10 -34 kg⋅m 2 / s. To znaczy, duh.
W połowie listopada na dorocznym posiedzeniu Międzynarodowego Biura Miar (BIPM) w Wersalu we Francji przedstawiciele ponad 60 krajów głosowali za przyjęciem nowej i wiecznej definicji kilograma obliczonej za pomocą stałej Plancka. Koniec z kawałkami metalu - masa kilograma jest teraz związana ze stałą Plancka. Ogłoszono również nowe definicje jednostek SI: amper (prąd elektryczny), kelwin (temperatura) i mol (liczba cząsteczek lub atomów w elemencie). Te nowe definicje weszły w życie 20 maja 2019 r.
Oryginalny prototyp kilograma platyny pozostanie w podziemnym francuskim skarbcu, podczas gdy niezliczone pokolenia naukowców dokonają odkryć zmieniających życie za pomocą kilograma 2.0.
Teraz to jest fajne
Jon Pratt, jeden z głównych metrologów w NIST, zrobił tatuaż ze stałą Plancka, aby uczcić osiągnięcie w 2017 roku.
