Slo-Tech novice

Slo-Tech - Na današnji Splošni konferenci o utežeh in merah, ki poteka v Versaillesu, so upokojili prakilogram. V pariškem trezorju leži 129 let star etalon iz zlitine platine in iridija, ki tehta točno en kilogram. Takšnih etalonov je po svetu še kar nekaj, a konkretni je poseben, ker je njegova masa po definiciji točno en kilogram. Ta etalon je kilogram. Nič več, saj so danes sprejeli spremembo osnovnega sistema enot, po kateri je kilogram definiran iz Planckove konstante. S tem je človeštvo odraslo - vse osnovne fizikalne enote so definirane neodvisno od naših stvaritev, predmetov ali pogojev na Zemlji.

Ko so po francoski revoluciji postavili mednarodni sistem enot (SI), je bil velik dosežek že decimalizacija. Tedaj jih ni motilo, da so bile osnovne enote definirane zelo zemeljsko. Meter je bil desetmilijoninka razdalje med ekvatorjem in severnim tečajem, kilogram je bila masa litra vode, dan so razdelili na 86400 sekund itd. Toda sčasoma je postalo jasno, da so takšne definicije nepraktične, nestalne in predvsem premalo natančno. Čez tisoč let, ko bo Orion še sijal, bo dan verjetno še podobno dolg, čez milijone let pa zagotovo ne. Zato so se lotili redefinicije osnovnih enot.

Sekunda je že pod streho, saj je danes definirana kot 9 192 631 770 nihajev valovanja, ki ga oddaja nevzbujen atom cezija 133 na absolutni ničli pri prehodu med nivojema hiperfinega razcepa osnovnega stanja. Meter je razdalja, ki jo svetloba prepotuje v 1/299792458 sekunde. Kelvin je 1/273,16 del absolutne temperature trojne točke vode (pri čemer je tudi izotopska sestava vode natančno definirana). Težavne pa so definicije ampera, mola in kandele, ki so povezane z nesrečno definicijo kilograma.

Kilogram kot fizikalni artefakt ima več problemov. Eden je njegovo izgubljanje mase, ki so ga odkrili s primerjavi z etaloni po svetu. V več laboratorijih po svetu je več kopij kilograma, ki jih vsakih nekaj let pripeljejo v Pariz in primerjajo s prakilogramom. Njihova masa se razlikuje, in sicer je prakilogram postal lažji. Nihče ne ve, od kod izvira razlika, zdi pa se, da je prakilogram čedalje lažji. Razlika ni velika, je pa merljiva. Enota, ki spreminja velikost, pa ni zaželena. Tudi ta problem bo z neodvisno definicijo kilograma rešen. Kilogram bo definiran na osnovi Planckove konstante. To bo poskrbelo tudi za definicijo ostalih treh odvisnih osnovnih enot. Nova definicija se bo glasila:

Kilogram, s simbolom kg, je osnovna enota za maso. Definirana je tako, da fiksiramo numerično vrednost Planckove konstante na 6,62607015 10^-34, če je izražena v enoti Js, kar je enako kot kg m² s^-1, kjer sta meter in sekunda definirana s c and ∆νCs.

Z drugimi besedami to pomeni, da smo več stoletij dolgo merjenje fizikalnih konstant vrgli proč. Hitrost svetlobe, ki so jo prizadevno merili številni veliki znanstveniki, smo sedaj definirali z absolutno natančnostjo. Enako velja za Planckovo konstanto. Šlo je takole: Planckovo konstanto so glede na trenutno definicijo kilograma izmerili karseda natančno, potem pa so to vrednost definirali kot absolutno natančno, in naenkrat je kilogram odvisna enota. Pri tem so si pomagali s Kibblovo tehtnico in spolirano silicijevo kroglo. Kibblova tehtnica je shranjena v kleti NIST-a (ameriški institut za standarde in tehnologijo) in omogoča natančno meritev Planckove konstante tako, da izenači mehanično energijo zaradi mase objekta in električno energijo. V enačbi nastopa tudi Planckova konstanta, ki jo lahko tako določimo.

Ne bo pa izginila še ena nedoslednost. Kilogram je edina osnovna enota, ki uporablja predpono. In tako bo tudi ostalo.