Оригиналният килограм отслабва
Колко тежък е килограмът всъщност? Въпросът изглежда като лоша шега. Но е оправдано - не на последно място, защото първоначалният килограм губи маса. „Това е вълшебно“, казва един експерт.
Господата от Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) в Брауншвайг отделиха време. Вероятно подозирате, че неспециалистът трябва да дъвче тази тема. Става дума за килограма, една от седемте така наречени основни единици в допълнение към втората, метър, ампер, келвин, мол (количество вещество) и кандела (интензивност на светлината), които правят света измерим.
По принцип системата е проста, всяко дете се учи бързо: метърът е дълъг 100 сантиметра, а минута има 60 секунди. Точно е посочено колко тежък е килограмът например. Въпреки това специалистите физици търсят нови определения за някои от тези единици. Защото не е чак толкова стабилна, колкото изглежда системата.
Система за тегло в целия свят
Но един след по-късно. Въпросът за масата на килограма изглежда на пръв поглед излишен. Един килограм брашно е един килограм брашно. Точка. За съжаление е малко по-сложно. Все пак килограмът е произволно избрано количество. Светът нямаше да се развали, ако беше малко по-лесно или по-трудно. Всъщност, строго обезопасено, има това, което е известно като оригиналния килограм в Париж, парче метал с размер няколко сантиметра. Всички везни са калибрирани по този уникален образец индиректно.
Оригиналният килограм е създаден през 1889 г. на 1-ва Генерална конференция за теглилки и мерки в Париж. Идеята за универсални мерни единици не е нова. „Имате нужда от единица за сравнение“, казва историкът на физиката Дитер Хофман от Института за история на науката Макс Планк в Берлин .
Доста смело е да се основава система за тежести, която се прилага почти в целия свят върху един-единствен метал. „Представете си, ако се счупи“, казва физикът Арнолд Николаус от PTB. В допълнение към този риск има и друг проблем с оригиналния килограм: той има тенденция да става все по-лек и по-лек.
50 милионни части от грам за сто години
Това, че това се случва, очевидно е просто лош късмет. В края на 19-ти век са произведени няколко оригинални килограма и един от тях е отгледан като еталон, както обяснява говорителят на PTB Йенс Саймън. Някои от оригиналните прекурсори за килограм са стабилни. Но избраното парче метал губи маса по причини, които все още не са разбрани - 50 милионни части от грам за сто години. - Това е вълшебно.
И какво? Какво ще стане, ако парче метал се промени в парижки свод? Тъй като всички тегла зависят от този първоначален килограм, те постепенно стават по-тежки. Всички везни вече няма да показват правилно теглото през годините. Те трябва да бъдат калибрирани на първоначалния първоначален килограм на редовни интервали.
Най-късно до 2018 г. оригиналният парижки килограм трябва да завърши като стандарт. След това, на 26-та Генерална конференция по тежести и мерки, трябва да бъде прието ново, общоприложимо определение на килограма. Вече е ясно едно: в бъдеще единицата тегло вече няма да бъде прикрепена към един обект.
Килограмите са универсални
Но как може това да работи? Физикът Николай участва значително в подготвителните експерименти за предефинирането. В точно закалено помещение се организира сложен експеримент, в центъра на който са отразяващи силициеви сфери, които напомнят на игра на боули. Най-ценният струва около един милион евро.
Учените от PTB могат да произвеждат и измерват такива сфери с голяма точност. По този начин те могат да изчислят от колко силициеви атома се състои такава сфера. От това можете да заключите колко е тежък един атом. Тази маса е в определен момент от време - тя се променя непрекъснато поради колебания в първоначалния килограм - веднъж завинаги. И обратно, известно е колко силициеви атома са необходими, за да се получи един килограм. Казано по-просто, това означава, че килограмът е универсално установен.
Прецизни резултати
През следващите месеци в Брауншвайг трябва да бъдат измерени две особено чисти силициеви сфери. Изследователите се надяват, че това ще доведе до още по-точни резултати. Всяка добре оборудвана лаборатория с необходимите знания може теоретично да произведе общ килограм в бъдеще. С предефинирането на килограма зависимостта от консумирания парижки модел изчезва, както обяснява говорителят на PTB Йенс Саймън. Говори се за промяна на парадигмата.
Проблеми със стабилността, подобни на тези на килограма, съществуват и при други базови единици. Подобно на експертите на PTB, изследователите работят върху решения за това. С измервателния уред беше постигнат резултат преди десетилетия: оригиналният измервателен уред, един вид метален прът, беше заменен от определение, основано на скоростта на светлината.