Az eredeti kilogramm elveszíti a tömeget. Mennyit nyom egy kilogramm
Három üvegcsengő sem képes megmenteni az eredeti kilogrammot a zsugorodástól.
(Fotó: képszövetség/dpa)
Mennyire nehéz egy kilogramm valójában? A kérdés rossz poénnak tűnik. De indokolt - már csak azért sem, mert az eredeti kilogramm eltűnik. Egy szakértő azt mondja: "Ez varázslatos."
A braunschweigi Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) urai időt szántak. Valószínűleg azt gyanítja, hogy a laikusnak rágódnia kell ezen a témán. A kilogrammról van szó, amely a hét alapegység egyike, amely mérhetővé teszi a világot. A kilogrammon kívül ezek a másodpercek, méterek, amperek, kelvin, anyajegyek (anyagmennyiség) és kandela (fényintenzitás).
A rendszer alapvetően egyszerű, minden gyermek gyorsan megtanulja: egy méter 100 centiméter hosszú, egy perc 60 másodperc. Pontosan meg van határozva, hogy például egy kilogramm milyen nehéz. Ennek ellenére a speciális fizikusok új definíciókat keresnek ezeknek az egységeknek a némelyikéhez. Mert nem olyan stabil, mint amilyennek látszik a rendszer.
Egy darab fém, mint mérce
De egyik a másik után. A kilogramm tömegének kérdése első ránézésre feleslegesnek tűnik. Egy kiló liszt egy kiló liszt. Pont. Sajnos ez egy kicsit bonyolultabb. Végül is a kilogramm tetszőlegesen választott mennyiség. A világ nem háborodna fel, ha kicsit könnyebb vagy nehezebb lenne. Valójában, szigorúan rögzítve, van egy úgynevezett eredeti kilogramm Párizsban, egy néhány centiméteres fémdarab.
Az összes mérleget közvetett módon kalibrálják erre az egyedi mintára. Az eredeti kilogrammot 1889-ben állapították meg a párizsi 1. súly- és mértékkonferencián. Az univerzális mértékegységek gondolata nem volt új. "Összehasonlító egységre van szüksége" - mondja Dieter Hoffmann fizikatörténész a berlini Max Planck Tudománytörténeti Intézetből. Egészen merész egy olyan fémrendszerre alapozni a súlyrendszert, amely szinte világszerte érvényes. "Képzelje el, ha elromlik" - mondja Arnold Nicolaus fizikus a PTB-től.
Mindig könnyebb, ez balszerencse
A szilícium gömb válik új mércévé.
(Fotó: képszövetség/dpa)
Ezen kockázat mellett van egy másik probléma is az eredeti kilogrammal: hajlamos egyre könnyebbé válni. Hogy ez megtörténik, nyilvánvalóan csak balszerencse. A 19. század végén több eredeti kilót gyártottak, és az egyiket referenciaértékként emelték - magyarázza Jens Simon, a PTB szóvivője. Az eredeti kilo prekurzorok némelyike stabil. De a kiválasztott fémdarab még nem értett okokból veszít tömegből - százmillió gramm száz év alatt. - Ez varázslatos. De mi ez?
Mivel minden súly ettől az eredeti kilogrammtól függ, fokozatosan egyre nehezebbé válik. Valamennyi mérleg az évek során már nem jelenítette meg helyesen a súlyt. Rendszeres időközönként át kell kalibrálni az eredeti fogyasztási kilogrammra. Legkésőbb 2018-ig a párizsi eredeti kilogrammnak véget kell vetnie. Ezután a 26. általános súly- és mértékkonferencián a kilogramm új, globálisan alkalmazható meghatározását kell elfogadni. Egy dolog már világos: a jövőben a súlyegységet már nem fogják egyetlen tárgyhoz rögzíteni.
Paradigmaváltás szilíciummal
Hogyan kellene működnie? Nicolaus fizikus jelentősen részt vesz az újradefiniálás előkészítő kísérleteiben. Összetett kísérletet végeznek egy pontosan temperált helyiségben, amelynek közepén fényvisszaverő szilícium gömbök találhatók, amelyek a golyók játékára emlékeztetnek. A legértékesebb egy millió euróba kerül. A PTB tudósai nagy pontossággal képesek előállítani és mérni az ilyen gömböket. Így kiszámíthatják, hogy egy ilyen gömb hány szilícium atomból áll. Ebből arra lehet következtetni, hogy milyen nehéz egy atom. Ez a tömeg egy bizonyos időpontban van - az eredeti kilogramm ingadozása miatt folyamatosan változik - egyszer és mindenkorra. Ezzel szemben ismert, hogy hány szilíciumatom kell egy kilogramm előállításához. Leegyszerűsítve ez azt jelenti, hogy a kilogramm egyetemesen megállapított.
Az elkövetkező hónapokban két különösen tiszta szilícium gömböt kell mérni Braunschweigben. A kutatók remélik, hogy ez még pontosabb eredményeket fog eredményezni. Bármely jól felszerelt laboratórium, amely rendelkezik a szükséges ismeretekkel, elméletileg maga is megtermelhet egy általános kilogrammot a jövőben. A kilogramm újradefiniálásával megszűnik a függőség a fogyasztó párizsi modelltől, ahogy Jens Simon, a PTB szóvivője kifejti. Paradigmaváltásról van szó.
A kilogrammhoz hasonló stabilitású problémák más alapegységekkel is fennállnak. A kutatók hasonló megoldásokon dolgoznak. A mérővel évtizedekkel ezelőtt elértük az eredményt: az eredeti mérőt, egyfajta fémrudat, felváltotta a fénysebességen alapuló meghatározás.