RIP kilogramul, care nu va mai fi niciodată același

Majoritatea oamenilor știu cât de mult cântărește o lira - 16 uncii. Cel lume printre noi poate ști că un kilogram este de 2,2 lire - sau 1000 de grame. Dar noi într-adevăr știți ce înseamnă aceste numere? Acordul asupra unităților de măsură este mult mai complicat decât s-ar părea, iar modul în care oamenii sunt de acord cu greutățile din întreaga lume este pe cale să se schimbe complet.

Timp de peste un secol standardul mondial pentru kilogram a fost prototipul internațional al kilogramelor, un cilindru fabricat din platină și iridiu stocat la Biroul Internațional de Măsurări și Greutăți din Franța. BIPM este o organizație internațională care ajută la standardizarea științei și comerțului internațional prin stabilirea de standarde pentru măsurători pe care putem toți să le convenim. Acesta este motivul pentru care BIPM are IPK: Fără acest cilindru greu, lumea nu ar avea un kilogram standard pentru a determina ce cântărește un kilogram. Copii ale IPK (uneori afectiv denumite "Le Grand K") au fost distribuite în întreaga lume, astfel încât țările membre pot menține standardul, iar la fiecare 40 de ani IPK este măsurată pentru a se asigura că este încă un kilogram. Măsurătorile recente au arătat totuși că masele acestor Grand Ks sunt divergente, ceea ce ar putea însemna haos pentru comerț, știință și potențial domenii atât de sensibile, cum ar fi rocketria, în care calculele trebuie să fie precise.

Acest sistem poate părea bizar și arhaic, dar există un motiv bun pentru care lumea a folosit greutatea de referință de atâția ani: este foarte greu să dai seama ce kilogram este altfel. Iata de ce.

În timp ce putem considera că diferitele unități de măsură sunt propriile lor legi naturale, definite într-o referință reciprocă - de exemplu, o zi este de 24 de ore, iar o oră este de 60 de minute și un minut este de 60 de secunde - adevărul este că unitățile măsurarea a fost definită din punct de vedere istoric în termenii unor fenomene concrete din lume. În metrologie, studiul de măsurare, aceste fenomene concrete sunt cunoscute ca artefacte.

Inginerul aerospațial, Max Fagin, a subliniat joi, într-un thread tweet, oamenii de știință au parcurs un drum lung de-a lungul anilor când vine vorba de a afla cum să treacă dincolo de artefacte, astfel încât să poată măsura lucrurile fără a trebui să o pună lângă alte lucruri. De exemplu, un al doilea a fost folosit pentru a fi măsurat ca 1 / 31556925.9747 din timpul necesar pentru ca Pământul să meargă în jurul soarelui. Acum este definit ca durata de timp necesară unui electron într-un atom de cesiu-133 pentru a oscila 9.192.631.770 de ori. Acest lucru poate părea inutil de specific și sincer bizar, dar prin definirea unei unități de măsură în ceea ce privește comportamentul unui atom, oamenii de știință pot spune cu un grad suficient de certitudine că o secundă este o secundă, indiferent unde vă aflați în univers - dacă aveți un cronometru.

Pe scurt, oamenii de stiinta au mutat punctul de referinta standard pentru masurari de obiecte facute de om si pe constante universale. Toate cu excepția kilogramului.

Noiembrie este aici, și asta înseamnă o schimbare masivă. Și "masiv", desigur, mă refer la redefinirea unității de kilogram de masă pe care lumea o construiește de mai bine de 100 de ani. Permiteți-mi să explic: pic.twitter.com/FnOmq4dFTF

- Max Fagin (@MaxFagin) 1 noiembrie 2018

Al doilea, ca și kilogramul, contorul și alte patru unități, alcătuiesc unitățile Systéme International. Acestea sunt cele mai elementare unități de măsură pe care se bazează toate celelalte. În ziua de azi, majoritatea unităților SI pot fi determinate fără un anumit tip de artefact, dar măsurarea unui kilogram este mult mai dificilă deoarece necesită calcule complexe care sunt complicate de gravitate. La urma urmei, în timp ce ne gândim adesea la masă și greutate ca la fel, nu sunt. Masa, masurata in kilograme, reprezinta cat de mult materie este intr-un obiect. Dar așa oamenii de știință intenționează să facă IPK învechit.

4 / La baza acestui turn sunt unitățile de bază SI. Doar 7 unități de bază SI definesc fiecare altă unitate în existență. Sunt:

Kilogram, kg (masă)

Meter, m (distanță)

În al doilea rând, s (timpul)

Kelvin, K (temp)

Ampere, A (curent electric)

Candela, cd (intensitate luminoasă)

Mole, mol (cantitate) pic.twitter.com/Qe2jS13kEn

- Max Fagin (@MaxFagin) 1 noiembrie 2018

Aici intră balanța Kibble pentru a ne salva. Acest dispozitiv, care este în curs de dezvoltare prin laboratoare multiple. Institutul Național de Standarde și Tehnologie din SUA și laboratorul național fizic din Anglia lucrează la acest dispozitiv, care, sperăm, va redefini kilogramul în ceea ce privește constanta lui Planck, un număr care este esențial pentru înțelegerea mecanicii cuantice. Pe scurt, acest dispozitiv nu determină masa prin măsurarea greutății, ci prin măsurarea forței electromagnetice între două plăci. Oh, și totul este făcut într-un vid.

Balanța Kibble, pentru a spune pur și simplu, ar trebui să poată măsura masa unui obiect - IPK, de exemplu - în ceea ce privește puterea electrică. Pentru a obține toate matematica implicată, consultați videoclipul de mai jos. Pentru oricine nu se află în subteranul fizicii, totuși, este suficient să spunem că Balanța Kibble ar trebui să ajute oamenii de știință să redefinească kilogramele.

"Un motiv important pentru realizarea acestei activități este asigurarea securității internaționale", a declarat Ian Robinson, șeful diviziei de măsurare a ingineriei Laboratorului Național Fizic, Delano. "Dacă Pavillon de Breteuil" - în cazul în care IPK este stocat - "a ars mâine și kilogramul în bolta sa topit, nu am avea nici o referință stânga pentru sistemul de greutăți metrice din lume. Va exista haos. Definiția actuală a kilogramului este greutatea acelui cilindru de la Paris, la urma urmei."

Și asta nu este suficient de bun pentru știința internațională.