A természettudományi esszék világának átértékelése az Austria Fórumban
Átírják a nemzetközi egységrendszert. A kilogramm, a Kelvin és a Co. pontosabbnak kell lennie.
A Wiener Zeitung szíves engedélyével készült, 2018. november 16
Kinek sikerül hónapokig vagy akár évekig állandóan tartania a súlyát? Ez még az eredeti kilogramm esetében sem lehetséges - az a kis platina henger egy páncélszekrényben, Sèvres párizsi külvárosában, amely 129 éven át erősen befolyásos szerepet játszott a mértékegységek világában.
Nagyon hamar azonban képes lesz csökkenteni az értékét a fém tiszta piaci értékére. A súlyokról és mértékekről szóló általános konferencián 60 ország képviselői szeretnének ma, pénteken szavazni az új egységrendszerről. A változások nemcsak a kilogrammra, hanem az áramerősség amperre, az anyag anyajegyek mennyiségére és a Kelvin hőmérsékletre is hatással lesznek. Ez az újradefiniálás azonban nem lesz észrevehető a szupermarket kolbászmérlegén vagy a saját fürdőszobájában található testmérlegen. Akkor sem, ha újratöltöd a mobiltelefonunkat.
A mindennapi élethez nélkülözhetetlen fizikai egységeket a lehető legstabilabb alapokra kell helyezni - a természetes állandókét. A tankönyveket át kell írni. A hallgatói kérdéseket pedig valószínűleg nem lesz olyan könnyű megválaszolni a jövőben. - Mi az a kilogramm? Az Ur-Kilo és Párizs határozottan nem érhető el bemeneti forrásként.
Ezzel szemben a fénysebességről, valamint az elektron töltéséről és az úgynevezett Planck-féle cselekvési kvantumról lesz szó - a kvantumfizika világából származó mennyiségről, amely a lehető legkisebb energiaegységet írja le. Szinte spanyol falu a fizika világától távol. Ott azonban valószínűleg gyorsabban dobog a szív, mert a stabilitás végre biztosított. Kilogramm (kg) - tömeg, méter (m) - hossz, másodperc (ek) - idő, amper (A) - áramerősség, Kelvin (K) - hőmérséklet, mol (mol) - anyagmennyiség, kandela (cd) - fényintenzitás.
Természetes állandók, mint kezesek #
De hogyan történhetnek súlyváltozások az eredeti kilóban? Noha a Sévres-i Nemzetközi Súly- és Mérőiroda (BIPM - Bureau International des Poids et Mesures) több üvegburkolat alatt karanténba került, a fémet időnként meg kell tisztítani. Az aprólékos kezelés ellenére vékony szénhidrogénrétegek rakódnak le a felszínre - magyarázzák a szakemberek. A fémben lévő fokozatosan elszabaduló gázzárványok viszont fogyást okozhatnak.
A párizsi eredeti sok más példánnyal osztja ezt a sorsot. Körülbelül 100 ország rendelkezik saját nemzeti kilóval - Ausztria is. Ezt a bécsi szövetségi metrológiai és földmérési hivatal, az országos metrológiai intézet tárolja. Ott is jelentős változások nyomai voltak az évek során.
1875-ben kezdődött a nemzetközi mérőegyezmény. Május 20-án 17 állam írta alá a szerződést - "a nemzetközi egyesülés biztosításának vágyán és a metrikus rendszer tökéletesítésén alapulva". A mérőszerződéssel úgy döntöttek, hogy az eredeti mérőt és az eredeti kilogrammot mértékegységként fogadják el. Az IS-ek nemzetközi rendszerét (Système International d’Unités) 1960-ban vezették be. 2000 óta évente, május 20-án, a mérés napján emlékeznek a szerződés aláírására.
Négyévente összeáll a metrológiai világ egy globális családtalálkozóra, hogy a súlyokról és mértékekről szóló általános konferencián a következő évek őrsíkját állítsák. Az egységek rendszerének minden változásának nemcsak tudományosan megalapozottnak kell lennie, hanem tudománypolitikai konszenzusra is képesnek kell lennie. Mivel az egységek, amelyekben mérni akarunk, nem csupán egy kis tudományos csoport elemei, hanem minden cselekvés és vállalkozás alapvető eszközei - állítja a Braunchweigi Physikalisch-Technische Bundesanstalt. Az új SI előfeltételeit és követelményeit a múltban már számos általános konferencia megfogalmazta.
A kilogramm természetes állandók alapján történő újradefiniálásához két fő kísérletet alkalmaztunk: a szilícium gömböt (Avogadro kísérlet) és a wattmérleget. A jövőben bizonyos számú szilíciumatom határozhatja meg a kilogrammot. Erre a célra nagy tisztaságú szilíciumból készült golyókat használnak, amelyek tömegét és térfogatát a lehető legpontosabban meg kell határozni. Az atomok egymástól pontosan ugyanolyan távolságban ülnek a kristályrácsban. Ezt meg kell mérni annak megállapításához, hogy hány atom alkot egy kilogrammot.
A wattmérleg lehetővé teszi a kilogramm természetes egységhez, nevezetesen a Planck h állandóhoz való viszonyítását elektromos egységek segítségével. Ezt az állandót Max Planck német fizikus fogalmazta meg 1900 körül, ez képezi a kvantumfizika alapját, és az univerzum egyik legfontosabb természeti törvénye. Ez felhasználható annak meghatározására, hogy mekkora elektromos erőre van szükség egy adott tömeg megméréséhez.
"Nem lehet megmondani, hogy melyik rendszer adta eddig a pontosabb mért értékeket" - hangsúlyozta Jens Simon, a PTB csütörtöki, Braunschweigben. Tavaly összesen négy mért értéket tettek közzé Watt-mérlegből és négy mért értéket a különböző szilíciumgömbökből. "A cél az volt, hogy méréskor a tizedesjegy mögé a nyolcadik pozícióig jussunk. Sikerült." A szabályozás előírta, hogy a Planck-állandó h-t, amely a jövőben meghatározza a kilogrammot, két független kísérlettel kellett meghatározni.
Hogy melyik módszer váltja fel az eredeti kilogrammot, a konferencián dől el. Simon azonban feltételezi, hogy mind a wattmérleg, mind az Avogadro módszer a szilícium golyókkal együtt helyettesíti az eredeti kilót. Ezután az államok kiválaszthatják, hogy a jövőben melyik módszert alkalmazzák a súly meghatározásához.
Mindenesetre a mindennapi életben a változások észrevétlenek maradnak. Az újradefiniálás szerint a szupermarketben lévő mérleg minden kolbászlapot ugyanúgy meg fog mérni, mint korábban. Sem az orvosi laboratórium kis vérképe, sem az ipari nagy koordináta-mérő gép nem hoz új értékeket - nyugtatja a PTB. A villanyszámla nem változik, legalábbis emiatt. És a fürdőszoba mérlegén minden egyes kilogramm ugyanaz marad, a felhasználó bánatára.
Mindig#
Az IS egységrendszer átalakítása, amelynek végre 2019. május 20-án, a metrológiai világnapon kell hatályba lépnie, a műtárgyaktól való függőség végét jelenti - hangsúlyozza kommentben Martin Milton, a BIPM igazgatója. Történelmi mérföldkőről beszél, amelyet a metrológiai világ most képes megvalósítani. A tudósok a világ minden tájáról valószínűleg tudják, hogyan ünnepeljék meg ezt az alapvető változást a fizika világában.