Minulost a přítomnost kilogramu

Kolik váží kilogram? Vědci zkoumali tento zdánlivě jednoduchý problém stovky let.

V roce 1795 Francie vyhlásila zákon, který stanovil „gram“ jako „absolutní hmotnost vody v krychli, jejíž objem se rovná jedné setině metru při teplotě tání ledu (tj. 0 °C). V roce 1799 vědci zjistili, že objem vody je nejstabilnější, když je hustota vody nejvyšší při 4 °C, takže definice kilogramu se změnila na „hmotnost 1 decimetru krychlového čisté vody při 4 °C. “. Vznikl tak čistý platinový originální kilogram, kilogram je definován jako rovný jeho hmotnosti, která se nazývá archivní kilogram.

Tento archivní kilogram se používá jako měřítko již 90 let. V roce 1889 schválila První mezinárodní konference o metrologii jako mezinárodní originální kilogram repliku slitiny platiny a iridia nejbližší archivnímu kilogramu. Hmotnost „kilogramu“ je definována válcem ze slitiny platiny a iridia (90 % platina, 10 % iridium), který má výšku a průměr přibližně 39 mm a je v současnosti uložen ve sklepě na předměstí Paříže.

Mezinárodní originální kilogram

Od dob osvícenství se zeměměřická komunita zavázala k vytvoření univerzálního systému průzkumu. Ačkoli je to proveditelný způsob, jak použít fyzický objekt jako měřítko měření, protože fyzický objekt je snadno poškozen umělými faktory nebo faktory prostředí, bude ovlivněna stabilita a komunita měření vždy chtěla tuto metodu co nejdříve opustit. jak je to možné.

Poté, co kilogram převezme mezinárodní původní definici kilogramu, vyvstává otázka, která metrology velmi znepokojuje: jak stabilní je tato definice? Bude to driftovat časem?

Je třeba říci, že tato otázka byla vznesena na začátku definice hmotnostní jednotky kilogram. Například, když byl v roce 1889 definován kilogram, Mezinárodní úřad pro váhy a míry vyrobil 7 kilogramových závaží ze slitiny platiny a iridia, z nichž jedno je mezinárodní Původní kilogram se používá k definování hmotnostní jednotky kilogram a dalších 6 závaží vyrobené ze stejného materiálu a stejného procesu se používají jako sekundární měřítka ke kontrole, zda mezi sebou dochází v průběhu času k posunu.

Zároveň s rozvojem vysoce přesné technologie potřebujeme také stabilnější a přesnější měření. Proto byl navržen plán předefinovat mezinárodní základní jednotku fyzikálními konstantami. Použití konstant k definování jednotek měření znamená, že tyto definice budou splňovat potřeby příští generace vědeckých objevů.

Podle oficiálních údajů Mezinárodního úřadu pro váhy a míry se za 100 let od roku 1889 do roku 2014 změnila kvalitativní konzistence ostatních originálních kilogramů a mezinárodního originálního kilogramu asi o 50 mikrogramů. To ukazuje, že existuje problém se stabilitou fyzického měřítka jednotky kvality. Ačkoli změna 50 mikrogramů zní jako malá, má velký dopad na některá špičková odvětví.

Pokud budou základní fyzikální konstanty nahrazeny fyzikálním benchmarkem kilogramů, nebude stabilita jednotky hmotnosti ovlivněna prostorem a časem. Mezinárodní výbor pro váhy a míry proto v roce 2005 navrhl rámec pro použití základních fyzikálních konstant pro definování některých základních jednotek Mezinárodní soustavy jednotek. Doporučuje se používat Planckovu konstantu k definování hmotnostní jednotky kilogram a kompetentní laboratoře na národní úrovni se vyzývají, aby prováděly související vědeckou výzkumnou práci.

Proto na Mezinárodní konferenci o metrologii v roce 2018 vědci odhlasovali oficiální vyřazení mezinárodního prototypového kilogramu z provozu a změnili Planckovu konstantu (symbol h) jako nový standard, aby nově definovali „kg“.