Kilogram i zlew kuchenny

W 1983 roku fizycy na XVII Generalnej Konferencji Miar i Wag postanowili na nowo zdefiniować metr. Przez całe stulecie metr stanowił odległość między dwoma punktami na sztabce platyny i irydu mierzoną w punkcie topnienia lodu.

Problem z tą definicją polegał nie tylko na tym, że warunki te były nieco arbitralne i trudne do ujednolicenia podczas pomiaru, ale że tylko osoba posiadająca sztabkę mogła przeprowadzić eksperyment. Fizycy chcieli pomiaru, który mniej więcej każdy mógłby wykonać.

Nowa definicja to odległość, jaką światło przebywa w próżni w ciągu 1/299 792 458 sekundy. W zasadzie każdy, kto dysponuje wskaźnikiem laserowym, stoperem i kilkoma innymi drobiazgami, może określić tę odległość. Po uderzeniu miernik stał się open source.

Teraz fizycy chcą zrobić to samo z kilogramem, który jest obecnie definiowany jako masa cylindra z platyny i irydu, zwanego Międzynarodowym Prototypowym Kilogramem.

To problem, ponieważ za każdym razem, gdy jest podnoszony, kilka atomów ściera cylinder, czyniąc go niezauważalnie lżejszym. Z tego powodu prawie nikomu nie wolno mierzyć masy Międzynarodowego Prototypowego Kilogramu, który jest przechowywany w skarbcu w Sevres we Francji. Nikt więc tak naprawdę nie wie, ile ten kilogram traci, a nawet czy przybiera na wadze cienką warstwę kurzu i zanieczyszczeń, które z pewnością zbierają się na jego stuletniej powierzchni.

Ale czym go zastąpić? Najczęściej dyskutowaną sugestią jest odwołanie się do definicji równoważności energii i masy. Na przykład jeden z pomysłów jest taki, że kilogram powinien być masą ciała, którego energia równoważna jest równa energii fotonów, których częstotliwości sumują się dokładnie (299792458^2/66260693) × 10^41 herców.

Jeśli brzmi to wystarczająco rozsądnie, prawdopodobnie nie zastanawiałeś się nad tym tak szczegółowo, jak Ronald Fox z Georgia Institute of Technology i kilku kumpli.

Wskazują, że kilogram w oparciu o równoważność masy i energii można zmierzyć tylko za pomocą urządzenia zwanego wagą. Przepuszcza on prąd przez niektóre cewki, aby wytworzyć siłę zdolną do utrzymania kilograma, co pozwala zmierzyć ją pod względem prądu i napięcia.

Ale równowaga watów to kosztowny zestaw, który jest trudny w użyciu, powiedzmy Fox i spółka. Wskazują, że ten, którego właścicielem jest Narodowy Instytut Standardów i Technologii, ma dwa piętra, kosztuje 1,5 miliona dolarów i wymaga zespołu maksymalnie 5 fizyków. I nawet wtedy pomiary są notorycznie podatne na zakłócenia.

Nie jest to urządzenie, którym naukowcy z całego świata będą chcieli lub będą mogli się bawić.

Więc Fox i spółka mają kolejną sugestię. Dlaczego nie zrównać kilograma z masą pewnej liczby atomów węgla-12, a konkretnie 2250×28148963^3 z nich?

Wtedy kilogram byłby sześcianem węgla 8,11 cm z każdej strony (8,11 cm to mniej więcej długość 368 855 762 atomów węgla ułożonych obok siebie).

Przy takiej definicji prawie każdy mógłby zarobić kilogram we własnej kuchni, mając trochę węgla i nóż.

Dzień, w którym zarobiliśmy kilogram, może być nawet zabawą, która zaangażuje i zainspiruje nowe pokolenie naukowców, co samo w sobie powinno być wystarczającym powodem do podjęcia decyzji.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1005.5139 : Lepsza definicja kilograma

ukryć