Kolik váží kilogram? Vědci zkoumají tento zdánlivě jednoduchý problém již 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, a proto se definice kilogramu změnila na „hmotnost 1 krychlového decimetru čisté vody při 4 °C“. Tak vznikl původní kilogram z čisté platiny, kilogram je definován jako rovný její hmotnosti, která se nazývá archivní kilogram.
Tento archivní kilogram se používá jako referenční hodnota již 90 let. V roce 1889 schválila první mezinárodní konference o metrologii repliku ze slitiny platiny a iridia, která se nejvíce podobá archivnímu kilogramu, jako mezinárodní originální kilogram. Hmotnost „kilogramu“ je definována válcem ze slitiny platiny a iridia (90 % platiny, 10 % iridia), který má výšku a průměr přibližně 39 mm a je v současnosti uložen ve sklepě na okraji Paříže.
Mezinárodní originální kilogram
Od doby osvícenství se geodetická komunita zavázala k zavedení univerzálního geodetického systému. Ačkoli je použití fyzického objektu jako měřicího kritéria proveditelné, jelikož fyzický objekt lze snadno poškodit vlivem člověka nebo vlivy prostředí, bude tím ovlivněna jeho stabilita, a měřicí komunita se vždy snažila tuto metodu co nejdříve opustit.
Poté, co kilogram přijme původní mezinárodní definici kilogramu, vyvstává otázka, která metrology velmi znepokojuje: jak stabilní je tato definice? Bude se časem měnit?
Je třeba říci, že tato otázka byla vznesena na začátku definice hmotnostní jednotky kilogram. Například když byl kilogram definován v roce 1889, Mezinárodní úřad pro míry a váhy 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 vyrobených ze stejného materiálu a stejného procesu se používá jako sekundární benchmarky pro kontrolu, zda mezi nimi v průběhu času dochází k posunu.
Zároveň s rozvojem vysoce přesných technologií potřebujeme stabilnější a přesnější měření. Proto byl navržen plán na předefinování mezinárodní základní jednotky pomocí fyzikálních konstant. Použití konstant k definování měrných jednotek znamená, že tyto definice splní potřeby příští generace vědeckých objevů.
Podle oficiálních údajů Mezinárodního úřadu pro míry a váhy se za 100 let, od roku 1889 do roku 2014, změnila konzistence kvality ostatních původních kilogramů a mezinárodního původního kilogramu přibližně o 50 mikrogramů. To ukazuje, že existuje problém se stabilitou fyzikálního standardu jednotky kvality. Ačkoli se změna o 50 mikrogramů zdá malá, má velký dopad na některá odvětví vyrábějící luxusní zboží.
Pokud se základní fyzikální konstanty použijí k nahrazení fyzikálního standardu kilogram, stabilita hmotnostní jednotky nebude ovlivněna prostorem a časem. Proto v roce 2005 Mezinárodní výbor pro míry a váhy navrhl rámec pro používání základních fyzikálních konstant k definování některých základních jednotek Mezinárodní soustavy jednotek. Doporučuje se, aby se k definování hmotnostní jednotky kilogram používala Planckova konstanta, a kompetentní laboratoře na národní úrovni se vyzývají k provádění související vědeckovýzkumné práce.
Proto na Mezinárodní konferenci o metrologii v roce 2018 vědci hlasovali pro oficiální vyřazení mezinárodního prototypu kilogramu z provozu a změnili Planckovu konstantu (symbol h) jako nový standard, aby předefinovali „kg“.
Čas zveřejnění: 5. března 2021