RIP קילוגרם, אשר לעולם לא יהיה אותו דבר שוב

רוב האנשים יודעים כמה קילו שוקל - 16 גרם. העולם בינינו עשוי לדעת כי קילוגרם הוא 2.2 £ - או 1,000 גרם. אבל האם אנחנו באמת לדעת מה הם מספרים אלה? הסכמה על יחידות מדידה היא הרבה יותר מסובכת ממה שהיא נראית, והאופן שבו בני האדם מסכימים על משקולות ברחבי העולם עומד להשתנות לחלוטין.

במשך למעלה ממאה שנה, תקן העולם לקילוגרם היה האבטיפוס הבינלאומי של הקילוגרם, גליל עשוי פלטינה ואירידיום המאוחסן בלשכה הבינלאומית של משקולות ומידות בצרפת. BIPM הוא ארגון בינלאומי המסייע בהתקנת המדע והמסחר הבינלאומיים על ידי קביעת סטנדרטים למדידות שכולן נוכל להסכים עליהן. זו הסיבה BIPM יש IPK: בלי זה גליל קטן כבד, העולם לא היה קילוגרם סטנדרטי כדי לקבוע מה ק"ג שוקל. עותקים של ה- IPK (המכונה לעתים בחיבה "לה גרנד K") הופצו ברחבי העולם כך המדינות החברות יכול לשמור על תקן, וכל 40 שנים IPK נמדדת כדי לוודא שזה עדיין קילוגרם. מידות אחרונות הראו, עם זאת, כי ההמונים של אלה Ks גרנד הם שונים, אשר יכול לאיית כאוס עבור סחר, מדע, ועל שדות רגישים כגון טילים, שבו החישובים חייב להיות מדויק.

מערכת זו עשויה להישמע מוזרה וארכאית, אבל יש סיבה טובה לכך שהמשתמש השתמש במשקל הייחוס הזה במשך שנים כה רבות: קשה מאוד להבין מה ק"ג הוא בכל דרך אחרת. הנה למה.

בעוד שאנו עשויים לחשוב יחידות מידה שונות הן חוקי הטבע שלהם, מוגדרים ביחס זה לזה - למשל, יום הוא 24 שעות, שעה היא 60 דקות, דקה היא 60 שניות - האמת היא כי יחידות של המדידה הוגדרה היסטורית במונחים של תופעה קונקרטית כלשהי בעולם. במטרולוגיה, המחקר של המדידה, תופעות קונקרטיות אלו ידועות כממצאים.

כמו מהנדס חלל מקס Fagin המתואר חוט טוויט ביום חמישי, מדענים יש כברת דרך ארוכה במהלך השנים כשמדובר להבין איך להתקדם מעבר artifacts כדי שיוכלו למדוד דברים מבלי לשים את זה ליד דברים אחרים. לדוגמה, שנייה פעם נמדדת כמו 1 / 31556925.9747 של הזמן שנדרש עבור כדור הארץ ללכת מסביב לשמש. עכשיו זה מוגדר כמות הזמן שנדרש עבור אלקטרון באטום צסיום -133 כדי להתנדנד 9,192,631,770 פעמים. זה עשוי להישמע ספציפי שלא לצורך, ולמעשה מוזר, אבל על ידי הגדרת יחידת מדידה במונחים של התנהגות האטום, המדענים יכולים לומר במידה מסוימת של ודאות כי השני הוא השני, לא משנה איפה אתה ביקום - ולא משנה אם יש לך סטופר.

בקיצור, מדענים העבירו את נקודת ההתייחסות הסטנדרטית למדידות של אובייקטים מתוצרת אנוש ועל גבי קבועים אוניברסליים. כולם פרט לקילוגרם.

נובמבר נמצא כאן, וזה אומר שמשמרת מסיבית תגיע. ובאמצעות "מסיבי" אני מתכוון כמובן להגדרה מחדש של יחידת המסה של הקילוגרם שהעולם בונה במשך יותר מ -100 שנה. תן לי להסביר: pic.twitter.com/FnOmq4dFTF

- מקס Fagin (@MaxFagin) 1 נובמבר 2018

השני, כמו קילוגרם, מטר, וארבע יחידות אחרות, להרכיב את יחידות Systéme הבינלאומי. אלה הן יחידות הבסיסיות ביותר של מדידות כי כל האחרים מבוססים על. כיום, רוב יחידות SI ניתן לקבוע ללא איזשהו חפץ, אבל מדידת קילוגרם הוא הרבה יותר קשה כי זה דורש חישובים מורכבים כי הם מורכבים יותר על ידי כוח הכבידה. אחרי הכל, בעוד שאנחנו לעתים קרובות לחשוב על מסה ומשקל זהה, הם לא. המסה, כפי שנמדדה בקילוגרמים, היא עד כמה החומר נמצא באובייקט. אבל זה איך מדענים מתכננים להפוך את IPK מיושן.

4 / בבסיס של מגדל זה יחידות הבסיס SI. רק 7 יחידות הבסיס SI להגדיר כל יחידה אחרת הקיום. הם:

קילוגרם, ק"ג (מסה)

Meter, m (מרחק)

שנית, s (זמן)

קלווין, K (זמני)

Ampere, A (זרם חשמלי)

Candela, cd (עוצמת אור)

שומה, מול (כמות) pic.twitter.com/Qe2jS13kEn

- מקס Fagin (@MaxFagin) 1 נובמבר 2018

זה המקום שבו מאזן קיבל מגיע כדי להציל אותנו. התקן זה, הנמצא בפיתוח על ידי מעבדות מרובות. המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה בארה"ב, והמעבדה הפיזית הלאומית באנגליה, עובדים על המכשיר הזה, בתקווה להגדיר מחדש את הקילוגרם במונחים קבועים של פלאנק, מספר שהוא מרכזי להבנת מכניקת הקוונטים. בקיצור, התקן זה אינו קובע מסה על ידי מדידת משקל, אלא על ידי מדידת הכוח האלקטרומגנטי בין שתי צלחות. הו, והכל נעשה בחלל ריק.

מאזן הקיבל, במילים פשוטות, צריך להיות מסוגל למדוד את המסה של אובייקט - IPK, למשל - במונחים של חשמל. כדי לקבל את כל המתמטיקה מעורב, לבדוק את הווידאו להלן. עבור כל מי שלא לתוך nitty-gritty של פיזיקה, עם זאת, די לומר את זה כי יתרה מאזן צריך לעזור למדענים להגדיר מחדש את הקילוגרם.

"אחת הסיבות העיקריות לביצוע עבודה זו היא לספק ביטחון בינלאומי", אמר איאן רובינסון, ראש חטיבת ההנדסה הפיסיקלית של המעבדה הפיזית הלאומית, לאתר החדשות של לוקסמבורג דלנו. "אם ה- Pavillon de Breteuil" - במקום בו מאוחסן ה- IPK - "נשרף מחר והקילוגרם בקמרונותיו נמס, לא תהיה לנו כל התייחסות למערכת המשקלים המטרית. יהיה תוהו ובוהו. ההגדרה הנוכחית של הקילוגרם היא המשקל של הצילינדר בפריז, אחרי הכל ".

וזה פשוט לא מספיק טוב עבור המדע הבינלאומי.