Kilogram postaja vedno težji

Kilogram ostaja zadnja enota v merskem sistemu SI, ki je definirana s predmetom, ki ga je naredil človek. Na začetku so bile s človeškimi artefakti povezane definicije vseh enot, a so jih sčasoma predefinirali, tako da se njihove vrednosti niso spremenile, smo pa dobili večjo natančnost. Sekunda je tako postala 9.192.631.770 nihajev valovanja, ki ga odda atom cezija 133 pri prehodu med nivojema hiperfinega razcepa osnovnega stanja; to je vsekakor natančneje kakor razdelitev srednjega Sončevega dne na 86.400 enakih delov. A kilogram trmasto ostaja definiran kakor masa prakilograma, tj. uteži iz zlitine platine in irdija, ki jo hranijo v Parizu. Po vsem svetu je 40 natančnih kopij (etalonov), ki jih uporabljamo za nadaljnje umerjanje sekundarnih standardov itd. A prakilogram se stara, njegova masa pa ostaja večni problem.

Ker je kilogram definiran kot masa prakilograma, ki je fizični artefakt, imamo zanimiv problem. Če se prakilogramu masa spremeni, se spremeni tudi vrednosti kilograma, kar za standardno enoto ni sprejemljivo. In to se dogaja. Prakilogram ne tehta več enako kakor etaloni iz leta 1884. Sto let pozneje so znanstveniki ugotovili, da so etaloni približno 50 mikrogramov težji od prakilograma. Čigava masa se je v resnici spremenila, ni mogoče reči, saj je tehtanje vedno relativno. Znanstveniki sicer predvidevajo, da so etaloni postali onesnaženi z ogljikovodiki, ki so zaradi industrijske dejavnosti prisotni v ozračju. Z etaloni se rokuje in večkrat zapustijo inertno atmosfero kakor prakilogram, kar bi pojasnilo prirast mase. Drugi problem so atomi živega srebra, ki v majhnih količinah še vedno plovejo po zraku laboratorijev, ki so uporabljali živosrebrne termometre ali barometre. Čeprav je živega srebra zelo malo, se trdno prime na platino in tvori močne vezi, tako da ga je praktično nemogoče odstraniti s površine.

Znanstveniki so sedaj razvili nov postopek čiščenja, ki bi utegnilo vsa ta onesnažila odstraniti na predvidljiv in standardiziran način. S kombinacijo ultravijolične svetlobe in ozona je mogoče čistiti površine kovin, s čimer odstranimo vse organske kontaminante. Postopek je relativno preprost in namesto fizičnega drgnjenja, ki je neponovljivo in zato neprimerno, vsebuje izpostavitev UV-žarkom v ozonski atmosferi in izpiranje z vodo. Tehnologijo so preizkusili na zlatu in nekaterih drugih kovinah, ki so bile shranjene na podoben način kakor prakilogram. Rezultati so obetajoči, saj kaže, da je takšno čiščenje potrebno le enkrat v desetletju in da je ponovljivo (a ne reši težave z živim srebrom).

Napredku navkljub se bo moral prakilogram nekoč posloviti. Ameriški Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST) si že dolgo prizadeva, da bi dobili novo definicijo kilograma. Potrebujemo neodvisno definicijo na osnovi fizikalnih konstant, ki jo lahko v teoriji poustvarimo kjerkoli v vesolju, ne le v trezorju v Parizu. Predlogov je več. Definirali bi ga lahko iz Avogadrove konstante in molske mase, preko gravitacijske konstante ali kako drugače. Najbolj naravna bi bila seveda definicija vseh enot iz Planckove, Avogadrove in Boltzmannove konstante.