Kilogram ni več stvar. Namesto tega gre za abstraktno predstavo o svetlobi in energiji.
Od danes (20. maja) so fiziki v francoskem prostoru v Franciji zamenjali stari kilogram - 130-letno jeklenko platine-iridij, ki je tehtala 2,2 kilograma (1 kilogram), ki je sedel v sobi v Franciji - z abstraktno, nespremenljivo meritvijo svetlobni delci in Planckova konstanta (temeljna značilnost našega vesolja).
V enem smislu je to velik (in presenetljivo težak) dosežek. Kilogram je zdaj za vedno določen. Sčasoma se ne more spremeniti, saj jeklenka tukaj izgubi atom ali atom. To pomeni, da bi ljudje lahko to enoto mase v smislu surove znanosti sporočili vesoljskim tujcem. Kilogram je zdaj preprosta resnica, ideja, ki jo je mogoče prenašati kamor koli v vesolju, ne da bi se trudil, da bi s seboj pripeljal cilinder.
In še vedno ... torej kaj? Praktično gledano nov kilogram tehta do nekaj delov na milijardo, natanko toliko kot stari kilogram. Če ste včeraj tehtali 93 kilogramov (204 kilogramov), boste danes in jutri tehtali 93 kilogramov. Šele v nekaj ozkih znanstvenih aplikacijah bo nova opredelitev spremenila vse.
Kar je tukaj resnično fascinantno, ni, da se bo praktično spremenil način, kako večina od nas uporablja kilogram. Kako težko se je izkazalo, da je strogo določiti enoto mase sploh.
Druge temeljne sile so že zdavnaj razumljene kot temeljna resničnost. Sekunda? Nekoč so ga po navedbah Nacionalnega inštituta za standarde in tehnologijo (NIST) opredelili v smislu nihaj ure nihala. Toda zdaj znanstveniki razumejo sekundo, ko mine atom cezija 133, da preide 9.192.631.770 ciklov sproščanja mikrovalovnega sevanja. Meter? To je svetloba na daljavo, ki potuje v 1/299,792,458th sekunde.
Toda masa ni taka. Ponavadi merimo kilograme glede na težo - koliko ta stvar potisne navzdol na lestvici? Toda to je meritev, ki je odvisna od tega, kje izvajate dejansko tehtanje. Ta jeklenka v Franciji bi tehtala veliko manj, če bi jo prinesli na Luno, in celo drobceno več ali malo manj, če bi jo pripeljali na druge dele Zemlje.
Kot pojasnjuje NIST, novi kilogram temelji na temeljnem razmerju med maso in energijo - razmerje, ki je delno določeno v Einsteinovi E = mc ^ 2, kar pomeni, da je energija enaka masi, ki je manjša od hitrosti kvadrata svetlobe. Maso lahko pretvorimo v energijo in obratno. In v primerjavi z maso je energijo lažje izmeriti in definirati z diskretnimi izrazi.
To je po zaslugi druge enačbe, še starejše od E = mc ^ 2. Fizik Max Planck je leta 1900 pokazal, da je E = hv, poroča NIST. Pokazal je, da lahko v dovolj majhnem obsegu energija narašča gor in dol in to le v korakih. E = hv pomeni, da je energija enaka "v" - frekvenca nekega delca, kot je foton - pomnoženo s "h" - številka 6.62607015 × 10 ^ minus34, znana tudi kot Planckova konstanta.
"v" v E = hv mora biti vedno celo število, na primer 1, 2, 3 ali 6,492. Dovoljeni niso drobci ali decimalna mesta. Torej, energija je že po svoji naravi diskretna in gre navzgor in navzdol v korakih "h" (6.62607015 × 10 ^ minus34).
Novi kilogram prinaša E = mc ^ 2 in E = hv skupaj. To omogoča znanstvenikom, da opredelijo maso glede na Planckovo stalno, nespremenljivo značilnost vesolja. Mednarodna koalicija znanstvenih laboratorijev je združila, da bi naredila najbolj natančne meritve Planckove konstante do zdaj, ki naj bi znašala le nekaj delov na milijardo. Masa novega kilograma ustreza energiji 1,4755214 krat 10 ^ 40 fotonov, ki nihajo z enakimi frekvencami kot atomi cezija 133, ki se uporabljajo v atomskih urah.
Ni najlažje, če se držiš lestvice. Kot ideja je veliko bolj prenosljiv kot valj iz platina-iridijeve zlitine.
