Kilogrammet och diskbänken

1983 beslutade fysiker vid den 17:e allmänna konferensen om vikter och mått att omdefiniera mätaren. I ett sekel fram till dess hade mätaren varit avståndet mellan två punkter på en stång av platina och iridium uppmätt vid isens smältpunkt.

Problemet med denna definition var inte bara att dessa förhållanden var något godtyckliga och svåra att standardisera under en mätning utan att endast den som hade ribban kunde göra experimentet. Fysiker ville ha en mätning som mer eller mindre vem som helst kunde göra.

Den nya definitionen är avståndet ljuset färdas i vakuum under 1/299 792 458:e sekund. I princip kan vem som helst med en laserpekare, ett stoppur och några andra bitar bestämma detta avstånd. I ett slag blev mätaren öppen källkod.

Nu vill fysiker göra samma sak för kilogram, som för närvarande definieras som massan av en cylinder av platina och iridium som kallas International Prototype Kilogram.

Det är ett problem eftersom varje gång den plockas upp, gnider några atomer av cylindern och gör den omärkligt lättare. Av denna anledning får nästan ingen mäta massan av International Prototype Kilogram, som förvaras i ett valv i Sevres i Frankrike. Så ingen vet riktigt hur mycket vikt kilomet förlorar eller faktiskt, om det går upp i vikt av ett tunt lager av damm och föroreningar som säkert måste samlas på dess hundra år gamla ytor.

Men vad ska man ersätta den med? Det mest diskuterade förslaget är att vädja till likvärdigheten mellan energi och massa för en definition. Till exempel är en idé att ett kilogram ska vara massan av en kropp vars ekvivalenta energi är lika med den för ett antal fotoner vars frekvenser summerar till exakt (299792458^2/66260693) × 10^41 hertz.

Om det låter rimligt nog, har du förmodligen inte tänkt på det så mycket detaljerat som Ronald Fox vid Georgia Institute of Technology och ett par kompisar.

De påpekar att ett kilo som förlitar sig på mass-energiekvivalens endast kan mätas med hjälp av en utrustning som kallas wattbalans. Detta för en ström genom några spolar för att generera en kraft som kan stödja ett kilogram, vilket gör att den kan mätas i termer av ström och spänning.

Men en wattbalans är ett dyrt kit som är svårt att använda, säger Fox och co. De påpekar att den som ägs av National Institute of Standards and Technology är två våningar hög, kostar 1,5 miljoner dollar att sätta upp och kräver ett team på upp till 5 fysiker för att köra. Och även då är mätningarna notoriskt känsliga för brus.

Det är knappast en enhet som forskare världen över kommer att vilja ha eller kunna leka med.

Så Fox och co har ett annat förslag. Varför inte göra kilogram lika med massan av ett visst antal kol-12 atomer, närmare bestämt 2250× 28148963^3 av dem?

Då skulle ett kilogram vara en kub av kol 8,11 cm på varje sida (8,11 cm är ungefär längden av 368 855 762 kolatomer lagda sida vid sida).

Med den definitionen kunde nästan vem som helst göra ett kilo i sitt eget kök med lite kol och en kniv.

Dagen vi gjorde ett kilogram kan till och med vara den sortens kul som skulle kunna engagera och inspirera en ny generation av forskare, vilket borde vara ett tillräckligt bra skäl att bestämma sig för.

Ref: arxiv.org/abs/1005.5139 : En bättre definition av kilogram

Dölj