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.
Źródła
- BIPM, International Prototype of the Kilogram (IPK), sprawdzono 28 października 2026
- BIPM, SI Brochure, Appendix 1: Decisions of the CGPM and the CIPM, sprawdzono 28 października 2026
- BIPM, Resolution 1 of the 26th CGPM (2018): On the revision of the International System of Units, sprawdzono 28 października 2026
- BIPM, Information for users about the redefinition of the SI, sprawdzono 28 października 2026
- BIPM, Mise en pratique for the definition of the kilogram in the SI (SI Brochure, Appendix 2), sprawdzono 28 października 2026
- BIPM, Key comparison of realizations of the kilogram (2023), sprawdzono 28 października 2026
- BIPM, The International System of Units (SI Brochure), 9th edition, sprawdzono 28 października 2026