Kui palju kaalub kilogramm? Teadlased on seda pealtnäha lihtsat probleemi uurinud sadu aastaid.
1795. aastal kuulutas Prantsusmaa välja seaduse, mis sätestas „grammi“ kui „vee absoluutkaalu kuubis, mille ruumala on võrdne sajandiku meetriga jää sulamistemperatuuril (st 0 °C).“ 1799. aastal avastasid teadlased, et vee ruumala on kõige stabiilsem, kui vee tihedus on kõrgeim temperatuuril 4 °C, seega muudeti kilogrammi definitsiooniks „1 kuupdetsimeetri puhta vee mass temperatuuril 4 °C“. Nii saadi puhast plaatinat sisaldav algkilogramm, kilogramm defineeritakse võrdseks selle massiga ja seda nimetatakse arhiivkilogrammiks.
Seda arhiivkilogrammi on etaloniks kasutatud 90 aastat. 1889. aastal kiitis Esimene Rahvusvaheline Metroloogiakonverents heaks plaatina-iriidiumi sulamist koopia, mis on arhiivkilogrammile kõige lähemal, rahvusvaheliseks originaalkilogrammiks. „Kilogrammi” kaalu määratleb plaatina-iriidiumi sulamist (90% plaatina, 10% iriidiumi) silinder, mille kõrgus ja läbimõõt on umbes 39 mm ning mida praegu hoitakse Pariisi äärelinnas keldris.
Rahvusvaheline algne kilogramm
Valgustusajastust alates on maamõõtjate kogukond pühendunud universaalse mõõdistussüsteemi loomisele. Kuigi füüsilise objekti kasutamine mõõtmise etaloniks on teostatav, kuna füüsiline objekt on inimtegevusest või keskkonnast kergesti kahjustatav, mõjutab see selle stabiilsust ja mõõtekogukond on alati soovinud sellest meetodist võimalikult kiiresti loobuda.
Pärast seda, kui kilogramm on omaks võtnud rahvusvahelise kilogrammi algse definitsiooni, tekib metroloogidele väga oluline küsimus: kui stabiilne see definitsioon on? Kas see aja jooksul triivib?
Olgu öeldud, et see küsimus tõstatati massiühiku kilogrammi defineerimise alguses. Näiteks kui kilogramm defineeriti 1889. aastal, tootis Rahvusvaheline Kaalude ja Mõõtude Büroo 7 plaatina-iriidiumi sulamist kilogrammivihti, millest üks on rahvusvaheline. Algset kilogrammi kasutatakse massiühiku kilogrammi defineerimiseks ja ülejäänud 6 samast materjalist ja samast protsessist valmistatud vihti kasutatakse teiseste võrdlusalustena, et kontrollida, kas nende vahel esineb aja jooksul triivi.
Samal ajal vajame koos ülitäpse tehnoloogia arenguga ka stabiilsemaid ja täpsemaid mõõtmisi. Seetõttu pakuti välja plaan määratleda rahvusvaheline põhiühik füüsikaliste konstantidega uuesti. Konstantide kasutamine mõõtühikute määratlemiseks tähendab, et need definitsioonid vastavad järgmise põlvkonna teadusavastuste vajadustele.
Rahvusvahelise Kaalude ja Mõõtude Büroo ametlike andmete kohaselt muutus teiste originaalkilogrammide ja rahvusvahelise originaalkilogrammi kvaliteedikonsistents 100 aasta jooksul aastatel 1889–2014 umbes 50 mikrogrammi võrra. See näitab, et kvaliteediühiku füüsilise võrdlusaluse stabiilsusega on probleeme. Kuigi 50 mikrogrammi muutus tundub väike, on sellel suur mõju mõnele tipptasemel tööstusharule.
Kui kilogrammi füüsikalise võrdlusaluse asemel kasutatakse füüsikalisi põhikonstante, ei mõjuta massiühiku stabiilsust ruum ja aeg. Seetõttu koostas Rahvusvaheline Kaalude ja Mõõtude Komitee 2005. aastal raamistiku füüsikaliste põhikonstantide kasutamiseks, et määratleda mõned rahvusvahelise ühikusüsteemi põhiühikud. Massiühiku kilogrammi määratlemiseks on soovitatav kasutada Plancki konstanti ning pädevaid riikliku taseme laboreid julgustatakse tegema sellega seotud teadustööd.
Seetõttu hääletasid teadlased 2018. aasta rahvusvahelisel metroloogiakonverentsil rahvusvahelise prototüübi kilogrammi ametliku dekomisjoneerimise poolt ja muutsid Plancki konstandi (sümbol h) uueks standardiks, et „kg” uuesti määratleda.
Postituse aeg: 05.03.2021