Objavovanie sveta esejí o prírodných vedách na Rakúskom fóre
Medzinárodný systém jednotiek sa prepisuje. Kilogramy, Kelvin a spol. By mali byť presnejšie.
Prijaté s láskavým povolením Wiener Zeitung, 16. novembra 2018
Kto dokáže udržať svoju váhu konštantnú mesiace alebo dokonca roky? To nie je možné ani pre pôvodné kilo - malý platinový valec v trezore na parížskom predmestí Sèvres, ktorý už 129 rokov hrá vo svete meracích jednotiek veľmi významnú úlohu.
Veľmi skoro však budete schopní znížiť jeho hodnotu na čistú trhovú hodnotu kovu. Na generálnej konferencii o váhach a mierach chcú dnes v piatok hlasovať zástupcovia zo 60 krajín o novom systéme jednotiek. Zmeny ovplyvnia nielen kilogram, ale aj intenzitu prúdu, počet molekúl látky a teplotu Kelvina. Táto nová definícia však nebude viditeľná na salámových váhach v supermarkete alebo na telových váhach vo vašej vlastnej kúpeľni. Ani vtedy, keď si dobíjame mobilný telefón.
Fyzické jednotky, ktoré sú pre každodenný život nevyhnutné, by sa mali umiestňovať na čo najstabilnejšom základe - na základe prírodných konštánt. Učebnice musia byť prepísané. A na otázky študentov pravdepodobne nebude v budúcnosti také ľahké odpovedať. „Čo je to kilogram?“ Ur-Kilo a Paríž rozhodne nie sú k dispozícii ako vstupné zdroje.
Naproti tomu sa bude diskutovať o rýchlosti svetla, ako aj o náboji elektrónu a takzvanom Planckovom kvante pôsobenia - veličine zo sveta kvantovej fyziky, ktorá popisuje najmenšiu možnú jednotku energie. Takmer španielska dedina vzdialená od sveta čudákov fyziky. Tam to však pravdepodobne bude biť rýchlejšie, pretože stabilita bola konečne zabezpečená. Kilogram (kg) - hmotnosť, meter (m) - dĺžka, sekunda (s) - čas, ampér (A) - intenzita prúdu, Kelvin (K) - teplota, mol (mol) - množstvo látky, kandela (cd) - intenzita svetla.
Prírodné konštanty ako ručitelia #
Ako by však mohlo dôjsť k zmenám hmotnosti v pôvodnom kilo? Aj keď je kov v karanténe pod niekoľkými sklenenými kuklami v Medzinárodnom úrade pre váhy a miery (BIPM - Bureau International des Poids et Mesures) v Sévres, kov musí byť z času na čas vyčistený. Napriek dôkladnej manipulácii by sa na povrchu usadzovali tenké vrstvy uhľovodíkov, vysvetľujú odborníci. Plynné inklúzie v kovu, ktoré postupne unikajú, môžu zase spôsobiť úbytok hmotnosti.
Parížsky originál zdieľa tento osud s mnohými ďalšími kópiami. Asi 100 krajín má svoje vlastné národné kilo - vrátane Rakúska. Tieto informácie sú uložené v Spolkovom úrade pre metrológiu a geodéziu vo Viedni, v národnom metrologickom ústave. Aj tam sa v priebehu rokov vyskytli stopy významných zmien.
Všetko sa začalo v roku 1875 medzinárodnou konvenciou meračov. 20. mája podpísalo 17 štátov zmluvu - „založenú na túžbe zabezpečiť medzinárodnú jednotu a zdokonalení metrického systému“. Zmluvou o meradle sa rozhodlo prijať pôvodný meter a pôvodný kilogram ako jednotku merania. V roku 1960 bol zavedený Medzinárodný systém jednotiek IS (Système International d’Unités). Od roku 2000 si podpis zmluvy každoročne pripomíname 20. mája, v deň merania.
Každé štyri roky sa metrologický svet stretáva, aby sa uskutočnilo globálne stretnutie rodiny, aby sa na generálnej konferencii o váhach a mierach nastavili zábradlia pre nasledujúce roky. Všetky zmeny v systéme jednotiek musia byť nielen vedecky podložené, ale musia byť schopné dosiahnuť konsenzus, pokiaľ ide o vedeckú politiku. Pretože jednotky, v ktorých chceme merať, nie sú podľa Physikalisch-Technische Bundesanstalt v Braunschweigu iba prvkami malej vedeckej skupiny, ale skôr nevyhnutným nástrojom každej činnosti a podnikania. Predpoklady a požiadavky na nový SI už boli v minulosti formulované na niekoľkých všeobecných konferenciách.
Na nové definovanie kilogramu na základe prírodných konštánt sa použili dva hlavné experimenty: kremíková guľa (experiment Avogadro) a wattová rovnováha. V budúcnosti by určitý kilogram atómov kremíka mohol určiť kilogram. Na tento účel sa používajú guľky vyrobené z vysoko čistého kremíka, ktorých hmotnosť a objem musia byť stanovené čo najpresnejšie. Atómy sedia v kryštálovej mriežke v presne rovnakej vzdialenosti od seba. Toto sa musí merať, aby sa zistilo, koľko atómov tvorí jeden kilogram.
Wattová rovnováha umožňuje vztiahnuť kilogram na prirodzenú konštantu, konkrétne Planckovu konštantu h, pomocou elektrických jednotiek. Túto konštantu sformuloval nemecký fyzik Max Planck okolo roku 1900, tvorí základ kvantovej fyziky a je jedným z najdôležitejších prírodných zákonov vo vesmíre. To sa dá určiť, koľko elektrickej sily je potrebnej na váženie určitej hmotnosti.
„Nie je možné povedať, ktorý zo systémov poskytoval doteraz presnejšie namerané hodnoty,“ zdôraznil vo štvrtok Jens Simon z PTB v Braunschweigu. V minulom roku boli zverejnené celkovo štyri namerané hodnoty z wattových váh a štyri namerané hodnoty z rôznych sférií kremíka. "Cieľom bolo, aby sme pri meraní videli až na ôsmu pozíciu za desatinnou čiarkou. Uspeli sme." Predpisy stanovili, že Planckovu konštantu h, ktorá bude v budúcnosti určovať kilogram, je potrebné definovať dvoma nezávislými experimentmi.
O tom, ktorá metóda nahradí pôvodný kilogram, sa rozhodne na konferencii. Simon však predpokladá, že wattová rovnováha aj metóda Avogadro so silikónovými guľami spoločne nahradia pôvodné kilo. Potom si štáty mohli zvoliť, ktorú metódu použijú na určenie hmotnosti v budúcnosti.
V každom prípade budú zmeny v každodennom živote bez povšimnutia. Podľa predefinovania váhy v supermarkete zvážia každý list klobásy rovnako ako predtým. Malý krvný obraz v lekárskom laboratóriu ani veľký súradnicový merací prístroj v priemysle neprinesú nové hodnoty, upokojuje PTB. Účet za elektrinu sa nezmení, minimálne kvôli tomu. A na váhach v kúpeľni zostáva každý jeden kilogram rovnaký, na počesť používateľa.
Po celú dobu #
Zmena usporiadania systému IS blokov, ktorá by mala konečne vstúpiť do platnosti 20. mája 2019, Svetový deň metrológie, znamená koniec závislosti na artefaktoch, zdôrazňuje v komentári riaditeľ BIPM Martin Milton. Hovorí o historickom míľniku, ktorý je teraz metrologický svet schopný uskutočniť. Vedci z celého sveta budú pravdepodobne vedieť, ako osláviť túto zásadnú zmenu vo svete fyziky.