Belföld

Súlyproblémák – újradefiniálják a kilogrammot

A hét alapmértékegység közül a kilogramm az egyetlen, amely még őrzi eredeti, XIX. századi definicióját. Valószínűleg már nem sokáig...

Ezekben a gondterhes időkben még a kilogrammal is súlyos bajok vannak – állítják tudósok. A tömeg mértékegységét definiáló platina-irídium
Súlyproblémák – újradefiniálják a kilogrammot 1

referenciahenger ugyanis, amelyet még 1889-ben Angliában öntöttek, eddig nem ismert okból fokozatosan veszít tömegéből, ami arra ösztökéli a tudósokat, hogy minél előbb stabilabb új definíciót alkossanak a kilogrammnak – írja a The New York Times.

Bár a csökkenés egyelőre csupán 50 mikrogramm – kevesebb, mint egy sószemcse tömege -, a pontos méréshez görcsösen ragaszkodó tudósokat meglehetősen bosszantja. Két nemzetközi tudóscsapat is próbálkozik a kilogramm újradefiniálásával: az egyik csapat egy kiválasztott elem atomjainak számában határozná meg, míg a washingtoni National Institute of Standards and Technology tudóscsoportja egy úgynevezett watt-skála elnevezésű eljárással igyekszik új meghatározást találni.

Lakat alatt őrzik a referenciahengert

A végső szót a Súlyok és Mértékek Nemzetközi Bizottsága mondja ki, amelyet egy 1875-ös nemzetközi szerződés nyomán állítottak fel. A bizottság őrködik a kilogramm nemzetközi etalonja felett, amelyet egy Párizs külvárosában található kastély széfjében őriznek gondosan. A bizottság évente egyszer látogat el a kastélyba, a széfhez csupán három embernek van kulcsa. A henger tömegcsökkenésére is a rendszeres éves mérés során derült fény.

A kilogramm az egyetlen a hét alapmérték közül, amely egyelőre őrzi eredeti, XIX. századi definícióját. Módosításra szorult már többek között a méter és másodperc is. A métert eredetileg a Párizson áthaladó negyed délkör tízmilliomodrészeként definiálták, a jelenleg érvényes meghatározása viszont a következő: a méter annak az útnak a hosszúsága, amelyet a fény vákuumban 1/299 792 458 másodperc alatt tesz meg.

A másodpercet eredtileg a szoláris nap (a két delelés között eltelt idő) 1/86400 részeként definiálták, a jelenleg érvényben lévő értelmezés viszont így szól: a másodperc az alapállapotú cézium-133 atom két hiperfinom energiaszintje közötti átmenetnek megfelelő sugárzás 9 192 631 770 periódusának időtartama. Mindkét definíció pontos mérést tesz lehetővé, és ami ugyancsak fontos, bárhol a világon ugyanazt a eredmény adja.

A liter, a köbdeciméter és a kiló

Az őskilogramm platina-irídium ötvözetből készült, formája: 39 mm átmérőjű és 39 mm magas henger. Körülbelül 80 referenciahengert készítettek. Eredeti definíciója szerint egy kilogramm annyi tiszta víznek a súlya (akkor még nem nevezték tömegnek), amennyi teljesen kitölt egy egy köbdeciméter űrtartalmú kockát. Ezt a térfogatot tekintették az űrtartalom mértékegységének, és liternek nevezték.

Később kiderült, hogy a liter és a köbdeciméter néhány százezrednyivel eltér egymástól (1,000 028 dm3 = 1 liter); nem vették figyelembe a víz köbös hőtágulási együtthatóját az űrtartalom mértékegységének meghatározásakor. A jelenleg hatályos törvény értelmében a két mértékegységet ma már egyenlőnek kell tekinteni. (A súly és a tömeg fogalmának szétválasztására egyébként 1901-ben került sor.)

Egy kilogrammnyi atom

Német, olasz, japán és ausztrál tudósok jelenleg azon dolgoznak, hogy pontosan egykilós szilícium kristálygömböt állítsanak elő. Elképzelésük szerint a kristály mérete alapján meg tudják határozni, hogy pontosan hány atom található benne, és így egzakt definíciót adnának a kilogramm számára. Ahhoz azonban, hogy a periódusos rendszer 28-as számát viselő szilíciumot képesek legyenek tisztán előállítani, egy orosz atomreaktort kellett felkeresniük. A kutatás jelenleg is folyamatban van.

Egyes elképzelések szerint elegáns megoldás lehetne az is, ha az arany atomszámával határoznák meg a kilogrammot. A probléma ezzel az eljárással az, hogy valószínűleg 25 számjegyű számot kellene a precíz definícióhoz fejben tartani. 

Egy amerikai, angol, francia és svájci kutatókból álló másik tudóscsapat úgy véli, hogy a mai technológiákkal az atomok pontos megszámolására nincs lehetőség. Ők ezért a kilogrammot a feszültség segítségével igyekeznek meghatározni, azt egyszerűbb mérni. A végső megoldáshoz közelebb álló csoport ötlete szerint a kilogrammot annak alapján határoznák meg, mekkora elektromágneses erőre van szükség egy kilogramm ellensúlyozására. (Könnyebbség, hogy a gravitációs mező ismert a kísérlet helyszínén.)

Ajánlott videó

Ha kommentelni, beszélgetni, vitatkozni szeretnél, vagy csak megosztanád a véleményedet másokkal, a 24.hu Facebook-oldalán teheted meg. Ha bővebben olvasnál az okokról, itt találsz válaszokat.

Nézd meg a legfrissebb cikkeinket a címlapon!
24-logo

Engedélyezi, hogy a 24.hu értesítéseket
küldjön Önnek a kiemelt hírekről?
Az értesítések bármikor kikapcsolhatók
a böngésző beállításaiban.