Πόσο ακριβώς ζυγίζει ένα κιλό;

0

Εάν ο Τζον Πρατ ήταν ένας μέλος μιας διεθνούς εγκληματικής οργάνωσης θα ταξίδευε στη Γαλλία και θα επισκεπτόταν το μπαρόκ κτίριο του Διεθνούς Γραφείου Μέτρων και Σταθμών που βρίσκεται σε ένα προάστιο του Παρισιού. Κατά την επίσκεψη του θα αναζητούσε τρόπο να ξεπεράσει τους φύλακες και τα συστήματα ασφαλείας για να πλησιάσει το θησαυροφυλάκιο. Θα προσπαθούσε στην συνέχεια να ανοίξει το θησαυροφυλάκιο να βγάλει από εκεί τον κύλινδρο πλατίνας που βρίσκεται εκεί. Ο Πρατ απλά θα έγδερνε λίγο τον κύλινδρο και θα τον έβαζε πίσω στην θέση του. Αν τα κατάφερνε ο Πρατ θα είχε καταφέρει να προκαλέσει κατάρρευση στο παγκόσμιο σύστημα μέτρησης μάζας με ότι αυτό συνεπάγεται.

Ο Τζον Πρατ θα έχει τα επόμενα 24ωρα την δυνατότητα να πάρει στα χέρια του τον κύλινδρο αλλά όχι για να τον καταστρέψει. Ο Πρατ είναι επικεφαλής του Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας που ελέγχει το σύστημα μέτρων και σταθμών στις ΗΠΑ. Οπως αναφέρει σε δημοσιεύμα της η Washington Post o Πρατ δεν θέλει να προκαλέσει προβλήματα στο σύστημα μέτρησης της μάζας. Θέλει να το εξελίξει, να φέρει μια επανάσταση σε αυτόν τον τομέα.

Το κιλό

Tο διεθνές πρότυπο του κιλού είναι ένας κύλινδρος από λευκόχρυσο (πλατίνα) και ιρίδιο, ύψους και διαμέτρου περίπου 3,9 εκατοστών που δημιουργήθηκε στο Λονδίνο και στεγάζεται από το 1889 (όταν έγινε η πρώτη διεθνής συνδιάσκεψη για τον καθορισμό διεθνών μέτρων και σταθμών), σε συνθήκες ύψιστης ασφάλειας, στο Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών (ΒΙΡΜ) στις Σέβρες, έξω από το Παρίσι.

Tο διεθνές πρότυπο κιλό έχει βγει από την κρυψώνα του μόνο ελάχιστες φορές, προκειμένου να συγκριθεί με τα εθνικά πρότυπα κιλά που χρησιμοποιούν διάφορες χώρες του κόσμου. Έτσι, υπήρξαν ενδείξεις ότι το κιλό χάνει βάρος σιγά-σιγά. Οι ειδικοί ανακάλυψαν ότι το μέταλλο του πρότυπου κιλού είναι περίπου 45 μικρογραμμάρια ελαφρύτερο από το μέσο βάρος των  δεκάδων προτύπων απομιμήσεών του, πράγμα που ισοδυναμεί με μια απώλεια βάρους αντίστοιχη ενός μικρού κόκκου άμμου. Μια πιθανή επιστημονική εξήγηση είναι ότι σταδιακά το κράμα λευκόχρυσου-ιριδίου απώλεσε ένα μέρος από τα αέρια που βρίσκονται σε αυτό από τότε που κατασκευάστηκε, το 1879, στη βρετανική πρωτεύουσα.

Δείτε ένα βίντεο για την προσπάθεια αλλαγής της μέτρησης του κιλού:

Το πρόβλημα

Το χιλιόγραμμο είναι η… αχίλλειος πτέρνα στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων. Είναι η τελευταία μονάδα που συνδέεται με ένα συγκεκριμένο φυσικό αντικείμενο – αλλά όχι για πολύ ακόμα. Εως το τέλος του 2018 το διεθνές πρότυπο κιλό θα περάσει στην ιστορία και η μονάδα μέτρησης του κιλού θα οριστεί εκ νέου, με βάση μια φυσική σταθερά, τη σταθερά του Πλανκ, που στην κβαντομηχανική σχετίζεται με την ενέργεια που μεταφέρει ένα μοναδικό σωματίδιο φωτός, ένα φωτόνιο.

Δεκαετίες τώρα οι μετρολόγοι θέλουν την ακρίβεια και την αξιοπιστία ενός διεθνούς στάνταρντ μάζας, που να συνδέεται με κάποια θεμελιώδη φυσική σταθερά, αντί για ένα κομμάτι μετάλλου της βικτωριανής εποχής.

Καθώς η τεχνολογία προοδεύει, οι μετρήσεις ακρίβειας της μάζας σε μοριακό επίπεδο και ακόμη πιο κάτω θα γίνουν ρουτίνα σε ευρύ φάσμα βιομηχανικών τομέων. Θα χρειαστεί να μετρώνται μάζες μικρογραμμαρίων (δισεκατομμυριοστών του κιλού) με ακρίβεια τουλάχιστον τριών δεκαδικών ψηφίων. Και το πρόβλημα δεν περιορίζεται στη μέτρηση μάζας. Οι μονάδες για τη μέτρηση δύναμης (νιούτον), ενέργειας (τζάουλ), ισχύος (βατ) είναι παράγωγες και σχετίζονται με τη μονάδα μάζας και η αλυσίδα σύνδεσης με το χιλιόγραμμο συνεχίζεται. Ενα μικρό ερωτηματικό στη μάζα του πρότυπου κιλού θα μπορούσε να «μολύνει» κάθε μέτρηση στις φυσικές επιστήμες, ενώ αν η μάζα του διεθνούς προτύπου κιλού αλλάξει θα πρέπει να αλλάξουν οι τιμές θεμελιωδών φυσικών σταθερών, πράγμα προφανώς παράλογο.

Η νέα μέτρηση

Για το πέρασμα στον νέο ορισμό του χιλιογράμμου εργάζονται διάφορες επιστημονικές ομάδες από όλο τον κόσμο εδώ και αρκετό καιρό. Oι επιστήμονες χρησιμοποιούν ανάμεσα στα άλλα μια εξαιρετικά περίπλοκη συσκευή, που ονομάζεται ζυγός Κιμπλ. Μια από τις ομάδες που βρίσκονται στην τελική φάση της διαδικασίας και θεωρεί ότι οι δικές της μετρήσεις θα πρέπει να ορίσουν το νέο πρότυπο είναι αυτή Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας των ΗΠΑ. Η ομάδα με επικεφαλής τον Πρατ βρίσκεται στο Παρίσι και τις επόμενες μέρες θα πραγματοποιήσει πειράματα και συγκρίσεις με τον κύλινδρο. Υπάρχουν άλλες δύο ομάδες που θέτουν σοβαρή υποψηφιότητα να βάλουν το όνομα τους στο νέο πρότυπο. Μια ομάδα που αποτελείται από Καναδούς επιστήμονες που χρησιμοποιεί τον ζυγό Κιμπλ και μια διεθνής ομάδα που υπολογίζει την σταθερά Πλανκ βασιζόμενη στα άτομα μια σφαίρας πυριτίου.

πηγη

Απάντηση