Cik sver kilograms? Zinātnieki šo šķietami vienkāršo problēmu ir pētījuši simtiem gadu.
1795. gadā Francija izsludināja likumu, kas noteica “gramu” kā “ūdens absolūto svaru kubā, kura tilpums ir vienāds ar vienu simtdaļu metra ledus kušanas temperatūrā (t. i., 0 °C).” 1799. gadā zinātnieki atklāja, ka ūdens tilpums ir visstabilākais, kad ūdens blīvums ir visaugstākais 4 °C temperatūrā, tāpēc kilograma definīcija tika mainīta uz “1 kubikdecimetra tīra ūdens masa 4 °C temperatūrā”. Tādējādi tika iegūts tīra platīna sākotnējais kilograms, kilograms tiek definēts kā vienāds ar tā masu, ko sauc par arhīva kilogramu.
Šis arhīva kilograms ir izmantots kā etalons 90 gadus. 1889. gadā Pirmā Starptautiskā metroloģijas konference apstiprināja platīna-irīdija sakausējuma kopiju, kas ir vistuvāk arhīva kilogramam, par starptautisko oriģinālo kilogramu. "Kilograma" svaru nosaka platīna-irīdija sakausējuma (90% platīna, 10% irīdija) cilindrs, kura augstums un diametrs ir aptuveni 39 mm un kurš pašlaik tiek glabāts pagrabā Parīzes nomalē.
Starptautiskais oriģinālais kilograms
Kopš apgaismības laikmeta mērnieku kopiena ir apņēmusies izveidot universālu mērniecības sistēmu. Lai gan ir iespējams izmantot fizisku objektu kā mērījumu etalonu, jo fizisko objektu viegli bojā cilvēka radīti vai vides faktori, tiks ietekmēta tā stabilitāte, un mērījumu kopiena vienmēr ir vēlējusies pēc iespējas ātrāk atteikties no šīs metodes.
Pēc tam, kad kilograms ir pieņēmis starptautisko oriģinālo kilograma definīciju, rodas jautājums, kas metrologus ļoti uztrauc: cik stabila ir šī definīcija? Vai tā laika gaitā mainīsies?
Jāsaka, ka šis jautājums tika izvirzīts masas vienības kilograma definīcijas sākumā. Piemēram, kad kilograms tika definēts 1889. gadā, Starptautiskais svaru un mēru birojs izgatavoja 7 platīna-irīdija sakausējuma kilograma atsvarus, no kuriem viens ir Starptautiskais. Sākotnējais kilograms tiek izmantots, lai definētu masas vienību kilograms, bet pārējie 6 atsvari, kas izgatavoti no tā paša materiāla un ar to pašu procesu, tiek izmantoti kā sekundārie etaloni, lai pārbaudītu, vai laika gaitā starp tiem pastāv nobīde.
Vienlaikus, attīstoties augstas precizitātes tehnoloģijām, mums ir nepieciešami arī stabilāki un precīzāki mērījumi. Tāpēc tika ierosināts plāns no jauna definēt starptautisko pamatvienību ar fizikālām konstantēm. Konstantu izmantošana mērvienību definēšanai nozīmē, ka šīs definīcijas atbildīs nākamās paaudzes zinātnisko atklājumu vajadzībām.
Saskaņā ar Starptautiskā svaru un mēru biroja oficiālajiem datiem, 100 gadu laikā no 1889. līdz 2014. gadam citu oriģinālo kilogramu un starptautiskā oriģinālā kilograma kvalitātes noturība mainījās par aptuveni 50 mikrogramiem. Tas liecina, ka pastāv problēma ar kvalitātes vienības fiziskā etalona stabilitāti. Lai gan 50 mikrogramu izmaiņas šķiet nelielas, tām ir liela ietekme uz dažām augstas klases nozarēm.
Ja kilograma fiziskā etalona vietā tiek izmantotas fizikālās pamatkonstantes, masas vienības stabilitāti neietekmēs telpa un laiks. Tāpēc 2005. gadā Starptautiskā svaru un mēru komiteja izstrādāja pamatprincipu fizikālo konstantu izmantošanas sistēmu, lai definētu dažas Starptautiskās mērvienību sistēmas pamatvienības. Masas vienības kilograma definēšanai ieteicams izmantot Planka konstanti, un kompetentas valsts līmeņa laboratorijas tiek mudinātas veikt saistītu zinātnisko pētniecisko darbu.
Tāpēc 2018. gada Starptautiskajā metroloģijas konferencē zinātnieki nobalsoja par starptautiskā kilograma prototipa oficiālu deaktivizēšanu un mainīja Planka konstanti (simbols h) par jaunu standartu, lai no jauna definētu “kg”.
Publicēšanas laiks: 2021. gada 5. marts