Kiek sveria kilogramas? Mokslininkai šią, atrodytų, paprastą problemą tyrinėjo jau šimtus metų.
1795 m. Prancūzija paskelbė įstatymą, kuriame „gramas“ buvo apibrėžtas kaip „absoliutus vandens svoris kube, kurio tūris lygus vienai šimtajai metro daliai, esant ledo tirpsmo temperatūrai (t. y. 0 °C).“ 1799 m. mokslininkai atrado, kad vandens tūris yra stabiliausias, kai vandens tankis yra didžiausias 4 °C temperatūroje, todėl kilogramo apibrėžimas buvo pakeistas į „1 kubinio decimetro gryno vandens masė 4 °C temperatūroje“. Taip buvo gautas gryno platinos pradinis kilogramas, kilogramas apibrėžiamas kaip lygus jo masei, kuris vadinamas archyviniu kilogramu.
Šis archyvinis kilogramas kaip etalonas buvo naudojamas jau 90 metų. 1889 m. Pirmoji tarptautinė metrologijos konferencija patvirtino platinos ir iridžio lydinio kopiją, artimiausią archyviniam kilogramui, kaip tarptautinį originalų kilogramą. „Kilogramo“ svoris apibrėžiamas platinos ir iridžio lydinio (90 % platinos, 10 % iridžio) cilindru, kurio aukštis ir skersmuo yra maždaug 39 mm ir kuris šiuo metu saugomas rūsyje Paryžiaus pakraštyje.
Tarptautinis originalus kilogramas
Nuo Apšvietos amžiaus matininkų bendruomenė buvo įsipareigojusi sukurti universalią matmenų sistemą. Nors fizinį objektą naudoti kaip matavimo etaloną yra įmanoma, nes fizinį objektą lengvai pažeidžia žmogaus sukurti ar aplinkos veiksniai, tai paveiks jo stabilumą, ir matavimo bendruomenė visada norėjo kuo greičiau atsisakyti šio metodo.
Kilogramui pritaikius tarptautinį originalų kilogramo apibrėžimą, kyla klausimas, kuris metrologams labai rūpi: kiek stabilus yra šis apibrėžimas? Ar jis laikui bėgant svyruos?
Reikėtų pasakyti, kad šis klausimas buvo iškeltas dar tik pradedant apibrėžti masės vienetą kilogramą. Pavyzdžiui, kai 1889 m. buvo apibrėžtas kilogramas, Tarptautinis svorių ir matų biuras pagamino 7 platinos ir iridžio lydinio kilogramo svarelius, iš kurių vienas yra Tarptautinis svarelis. Pradinis kilogramas naudojamas masės vienetui kilogramui apibrėžti, o kiti 6 svareliai, pagaminti iš tos pačios medžiagos ir tuo pačiu procesu, naudojami kaip antriniai etalonai, siekiant patikrinti, ar laikui bėgant nėra skirtumų tarp jų.
Tuo pačiu metu, tobulėjant didelio tikslumo technologijoms, mums taip pat reikia stabilesnių ir tikslesnių matavimų. Todėl buvo pasiūlytas planas iš naujo apibrėžti tarptautinį pagrindinį vienetą naudojant fizikines konstantas. Konstantų naudojimas matavimo vienetams apibrėžti reiškia, kad šie apibrėžimai atitiks naujos kartos mokslinių atradimų poreikius.
Remiantis oficialiais Tarptautinio svorių ir matų biuro duomenimis, per 100 metų nuo 1889 iki 2014 m. kitų originalių kilogramų ir tarptautinio originalaus kilogramo kokybės pastovumas pasikeitė apie 50 mikrogramų. Tai rodo, kad yra problemų dėl kokybės vieneto fizinio etalono stabilumo. Nors 50 mikrogramų pokytis skamba kaip mažas, jis daro didelę įtaką kai kurioms aukštos klasės pramonės šakoms.
Jei pagrindinės fizikinės konstantos bus naudojamos vietoj kilogramo fizikinio etalono, masės vieneto stabilumui erdvė ir laikas įtakos neturės. Todėl 2005 m. Tarptautinis svorių ir matų komitetas parengė pagrindinių fizikinių konstantų naudojimo sistemą, skirtą kai kuriems pagrindiniams Tarptautinės vienetų sistemos vienetams apibrėžti. Rekomenduojama masės vienetui kilogramui apibrėžti naudoti Planko konstantą, o kompetentingos nacionalinio lygio laboratorijos raginamos atlikti susijusius mokslinius tyrimus.
Todėl 2018 m. Tarptautinėje metrologijos konferencijoje mokslininkai balsavo už oficialų tarptautinio kilogramo prototipo išmontavimą ir pakeitė Planko konstantą (simbolį h) į naują standartą, kad iš naujo apibrėžtų „kg“.
Įrašo laikas: 2021 m. kovo 5 d.