Pôvodný kilogram chudne
Aký ťažký je vlastne kilogram? Otázka sa javí ako zlý vtip. Je to však opodstatnené - v neposlednom rade preto, lebo pôvodný kilogram chudol. „Je to čarovné,“ hovorí jeden odborník.
Páni z Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) v Braunschweigu si našli čas. Pravdepodobne máte podozrenie, že laik musí túto tému prežúvať. Je to asi kilogram, jedna zo siedmich takzvaných základných jednotiek popri druhej, meter, ampér, kelvin, mol (množstvo látky) a kandela (intenzita svetla), vďaka ktorým je svet merateľný.
Systém je v zásade jednoduchý, každé dieťa sa učí rýchlo: meter je dlhý 100 centimetrov a minúta má 60 sekúnd. Je presne špecifikované, aká ťažká je napríklad kilogram. Aj napriek tomu špecializovaní fyzici hľadajú nové definície niektorých z týchto jednotiek. Pretože to nie je také stabilné, ako sa zdá systém.
Celosvetový váhový systém
Ale jeden po inom. Otázka hmotnosti kilogramu sa na prvý pohľad zdá byť nadbytočná. Jedno kilo múky je jedno kilo múky. Bod. Bohužiaľ je to trochu komplikovanejšie. Kilogram je koniec koncov ľubovoľne zvolená veličina. Svet by nevyšiel z kĺbu, keby to bolo trochu jednoduchšie alebo ťažšie. V skutočnosti, prísne zabezpečené, v Paríži existuje takzvaný pôvodný kilogram, kus kovu veľký niekoľko centimetrov. Všetky váhy sú kalibrované na tento jedinečný exemplár nepriamo.
Pôvodný kilogram bol ustanovený v roku 1889 na 1. Generálnej konferencii pre váhy a miery v Paríži. Myšlienka univerzálnych jednotiek merania nebola nová. „Potrebujete porovnávaciu jednotku,“ tvrdí historik fyziky Dieter Hoffmann z inštitútu Max Planck pre dejiny vedy v Berlíne. .
Je dosť odvážne postaviť váhový systém, ktorý platí takmer na celom svete, z jedného kusu kovu. „Predstavte si, že sa to zlomí,“ tvrdí fyzik Arnold Nicolaus z PTB. Okrem tohto rizika existuje ešte jeden problém s pôvodným kilogramom: má tendenciu byť stále ľahší a ľahší.
50 milióntin gramu za sto rokov
To, že sa to stane, je zjavne iba smola. Na konci 19. storočia sa vyrobilo niekoľko pôvodných kilogramov a jedno z nich sa získalo ako referenčná hodnota, ako vysvetľuje hovorca PTB Jens Simon. Niektoré z pôvodných kilo prekurzorov sú stabilné. Ale vybraný kus kovu stráca hmotnosť z dôvodov, ktoré ešte neboli pochopené - 50 milióntin gramu za sto rokov. „To je čarovné.“
No a čo? Čo ak sa v parížskom trezore zmení kus kovu? Pretože všetky hmotnosti závisia od tohto pôvodného kilogramu, postupne pribúdajú. Všetky váhy by už roky nemali správnu váhu. Museli by sa v pravidelných intervaloch prekalibrovať na konzumný pôvodný kilogram.
Najneskôr do roku 2018 by mal parížsky pôvodný kilogram skončiť ako štandard. Potom sa na 26. Generálnej konferencii pre váhy a miery má prijať nová, globálne platná definícia kilogramu. Jedna vec je už jasná: v budúcnosti už nebude jednotka hmotnosti pripojená k jedinému predmetu.
Kilogramy nastavené univerzálne
Ako to však môže fungovať? Fyzik Nicolaus sa významne podieľa na prípravných experimentoch na predefinovanie. V presne regulovanej miestnosti je zriadený komplexný experiment, v strede ktorého sú reflexné kremíkové guľôčky, ktoré pripomínajú hru s guľkami. Najcennejšia stojí okolo milióna eur.
Vedci z PTB môžu tieto guľky vyrábať a merať s vysokou presnosťou. Týmto spôsobom môžu vypočítať, z koľkých atómov kremíka sa taká guľa skladá. Z toho sa dá odvodiť, aký ťažký je jeden atóm. Táto hmotnosť je v určitom časovom okamihu - neustále sa mení v dôsledku výkyvov pôvodného kilogramu - raz a navždy. Naopak, je známe, koľko atómov kremíka je potrebných na výrobu jedného kilogramu. Zjednodušene povedané, kilogram je všeobecne stanovený.
Presné výsledky
V nasledujúcich mesiacoch sa budú v Braunschweigu merať dve obzvlášť čisté kremíkové gule. Vedci dúfajú, že to prinesie ešte presnejšie výsledky. Každé dobre vybavené laboratórium s potrebnými znalosťami by mohlo v budúcnosti teoreticky vyrobiť všeobecný kilogram samo. Predefinovaním kilogramu zmizne závislosť od konzumného parížskeho modelu, ako vysvetľuje hovorca PTB Jens Simon. Hovorí sa o zmene paradigmy.
Problémy so stabilitou podobné ako v kilogramoch existujú aj u iných základných jednotiek. Podobne ako experti na PTB, aj tu vedci pracujú na riešeniach. Pomocou meradla sa dosiahol výsledok pred desiatkami rokov: pôvodný merač, druh kovovej tyče, bol nahradený definíciou založenou na rýchlosti svetla.