Hvor meget vejer et kilogram? Forskere har udforsket dette tilsyneladende simple problem i hundredvis af år.
I 1795 udstedte Frankrig en lov, der fastsatte "gram" som "den absolutte vægt af vand i en terning, hvis volumen er lig med en hundrededel af en meter ved den temperatur, hvor isen smelter (dvs. 0°C)." I 1799 opdagede videnskabsmænd, at vandvolumen er mest stabilt, når vandets densitet er højest ved 4°C, så definitionen af kilogrammet er ændret til "massen af 1 kubikdecimeter rent vand ved 4°C". Dette resulterede i et rent platin-originalkilogram, hvor kilogrammet defineres som lig med dets masse, hvilket kaldes arkivkilogrammet.
Dette arkivkilogram har været brugt som benchmark i 90 år. I 1889 godkendte den Første Internationale Konference om Metrologi en kopi af en platin-iridiumlegering, der var tættest på arkivkilogrammet, som det internationale originale kilogram. Vægten af "kilogram" er defineret af en cylinder af platin-iridiumlegering (90% platin, 10% iridium), som er cirka 39 mm i højden og diameteren og i øjeblikket opbevares i en kælder i udkanten af Paris.
Internationalt originalt kilogram
Siden oplysningstiden har landmålermiljøet været engageret i at etablere et universelt landmålingssystem. Selvom det er en mulig måde at bruge det fysiske objekt som målebenchmark på, vil stabiliteten blive påvirket, fordi det fysiske objekt let beskadiges af menneskeskabte eller miljømæssige faktorer, og målemiljøet har altid ønsket at opgive denne metode så hurtigt som muligt.
Efter at kilogrammet har antaget den internationale, originale definition af kilogrammet, er der et spørgsmål, som metrologer er meget bekymrede over: hvor stabil er denne definition? Vil den ændre sig over tid?
Det skal siges, at dette spørgsmål blev rejst i begyndelsen af definitionen af masseenheden kilogram. For eksempel, da kilogrammet blev defineret i 1889, producerede Det Internationale Bureau for Vægt og Mål 7 kilogramlodder af platin-iridium-legeringer, hvoraf den ene er den internationale. Det originale kilogram bruges til at definere masseenheden kilogram, og de andre 6 lodder, der er lavet af samme materiale og samme proces, bruges som sekundære benchmarks for at kontrollere, om der er drift over tid mellem hinanden.
Samtidig har vi med udviklingen af højpræcisionsteknologi også brug for mere stabile og præcise målinger. Derfor blev der foreslået en plan om at omdefinere den internationale grundenhed med fysiske konstanter. Brugen af konstanter til at definere måleenheder betyder, at disse definitioner vil opfylde behovene i den næste generation af videnskabelige opdagelser.
Ifølge officielle data fra Det Internationale Bureau for Vægt og Mål ændrede kvalitetskonsistensen af andre originale kilogram og det internationale originale kilogram sig med omkring 50 mikrogram i løbet af de 100 år fra 1889 til 2014. Dette viser, at der er et problem med stabiliteten af den fysiske benchmark for kvalitetsenheden. Selvom ændringen på 50 mikrogram lyder lille, har den stor indflydelse på nogle high-end-industrier.
Hvis de grundlæggende fysiske konstanter bruges til at erstatte den fysiske benchmark for kilogram, vil stabiliteten af masseenheden ikke blive påvirket af rum og tid. Derfor udarbejdede Den Internationale Komité for Vægt og Mål i 2005 en ramme for brugen af grundlæggende fysiske konstanter til at definere nogle grundlæggende enheder i det internationale system af enheder. Det anbefales, at Planck-konstanten bruges til at definere masseenheden kilogram, og kompetente laboratorier på nationalt niveau opfordres til at udføre relateret videnskabeligt forskningsarbejde.
Derfor stemte forskere på den internationale konference om metrologi i 2018 for officielt at afvikle det internationale prototypekilogram og ændrede Planck-konstanten (symbol h) som den nye standard for at omdefinere "kg".
Opslagstidspunkt: 5. marts 2021