Niezależny serwis edukacyjny · niezwiązany z BIPM Część Platformy TheScience.fm
Sevres.science

Sevres.science / Artykuły

Dlaczego kilogram nie jest już metalowym walcem

Opublikowano

W skrócie

Od 1889 do 2019 roku kilogram był z definicji masą jednego przedmiotu: międzynarodowego prototypu kilograma, walca z platyny i irydu przechowywanego w BIPM w Sèvres.

Od 20 maja 2019 roku kilogram definiuje ustalona wartość stałej Plancka. Dobrano ją tak, by kilogram pozostał tej samej wielkości, dlatego żadnej wagi nie trzeba było ponownie wzorcować.

Jeden przedmiot dla całego świata

Międzynarodowy prototyp kilograma to walec o wysokości i średnicy około 39 mm, wykonany w 90 % z platyny i w 10 % z irydu. Pierwsza Generalna Konferencja Miar zatwierdziła go w 1889 roku i od tamtej pory jest przechowywany w Biurze.

Dopóki opierała się na nim definicja, jego masa wynosiła dokładnie jeden kilogram – z definicji i bez żadnej niepewności. Gdyby coś się z nim zmieniło, samej definicji nie dałoby się tego stwierdzić.

W zamian stała

W listopadzie 2018 roku 26. Generalna Konferencja Miar ustaliła stałą Plancka na dokładnie 6,626 070 15 × 10−34 J s. Razem z definicjami sekundy i metra ta liczba definiuje kilogram. Nowa definicja weszła w życie 20 maja 2019 roku.

Role się odwróciły. Masa prototypu nie jest już dokładna: w dniu zmiany wynosiła 1 kg z niepewnością względną 1 × 10−8, a dalsze pomiary będą ją wyznaczać.

Jak ze stałej zrobić kilogram

Robią to dwa rodzaje doświadczeń. Waga Kibble’a równoważy ciężar masy siłą elektromagnetyczną i porównuje moc mechaniczną z elektryczną, a łączy je stała Plancka. Metoda rentgenowskiej gęstości kryształu liczy atomy w niemal idealnej kuli z krzemu 28 i z nich wyznacza jej masę.

Takie doświadczenia prowadzą laboratoria w kilku krajach, a BIPM ma własną wagę Kibble’a. Wyniki porównuje się w porównaniach kluczowych organizowanych przez Biuro. Dopóki realizacje nie zgadzają się wystarczająco dobrze, kilogram przekazuje się światu od uzgodnionej wartości konsensusowej ich wyników.

Co się zmieniło dla ciebie

Nic, co dałoby się zauważyć. BIPM wyjaśnia, że zwykłe pomiary nie zostały naruszone, a pomiary wykonane według dawnej definicji pozostają ważne w granicach podanych niepewności. Zmiana ma znaczenie dla laboratoriów na szczycie łańcucha wzorcowań i dla każdego, kto chce zrealizować kilogram bez podróży do Sèvres.

Ta sama reforma zmieniła definicje ampera, kelwina i mola; zob. Siedem stałych definiujących.

Podcast TheScience.fm

Mikronauka

Nasz podcast o tym, jak mierzy się i uprawia naukę.

mikronauka.com