Új definíciót kaphat a kilogramm

Richard Davis fizikus szerint az etalon 50 mikrogrammot veszített a súlyából több tucat másolatának átlagsúlyához képest. Aggodalomra azonban még nincsen ok, mivel 50 mikrogramm olyan parányi, hogy nagyjából egy ujjlenyomat súlyának felel meg.

Ezekben a gondterhes időkben még a kilogrammal is súlyos bajok vannak – állítják tudósok. A tömeg mértékegységét definiáló platina-irídium referenciahenger ugyanis, amelyet még 1889-ben Angliában öntöttek, eddig nem ismert okból fokozatosan veszít tömegéből, ami arra ösztökéli a tudósokat, hogy minél előbb stabilabb új definíciót alkossanak a kilogrammnak – nyilatkozta a hírügynökségeknek Richard Davis, amerikai fizikus.

Bár a csökkenés egyelőre csupán 50 mikrogramm – kevesebb, mint egy sószemcse vagy ujjlenyomat tömege -, a pontos méréshez görcsösen ragaszkodó tudósokat meglehetősen bosszantja, és már több éve próbálnak új definíciót keresni a kilogrammnak. Az eredményeket egy novemberi konferencián ismertetik.

Lakat alatt őrzik a referenciahengert

Az új definícióval kapcsolatos végső szót a Súlyok és Mértékek Nemzetközi Bizottsága mondja majd ki, amelyet egy 1875-ös nemzetközi szerződés nyomán állítottak fel. A bizottság őrködik a kilogramm nemzetközi etalonja felett, amelyet egy Párizs külvárosában található kastély széfjében őriznek gondosan. A bizottság évente egyszer látogat el a kastélyba, a széfhez csupán három embernek van kulcsa. A henger tömegcsökkenésére is a rendszeres éves mérés során derült fény.

A kilogramm az egyetlen a hét alapmérték közül, amely egyelőre őrzi eredeti, XIX. századi definícióját. Módosításra szorult már többek között a méter és másodperc is. A métert eredetileg a Párizson áthaladó negyed délkör tízmilliomodrészeként definiálták, a jelenleg érvényes meghatározása viszont a következő: a méter annak az útnak a hosszúsága, amelyet a fény vákuumban 1/299 792 458 másodperc alatt tesz meg.

A másodpercet eredetileg a szoláris nap (a két delelés között eltelt idő) 1/86400 részeként definiálták, a jelenleg érvényben lévő értelmezés viszont így szól: a másodperc az alapállapotú cézium-133 atom két hiperfinom energiaszintje közötti átmenetnek megfelelő sugárzás 9 192 631 770 periódusának időtartama. Mindkét definíció pontos mérést tesz lehetővé, és ami ugyancsak fontos, bárhol a világon ugyanazt a eredmény adja.

A liter, a köbdeciméter és a kiló

Az őskilogramm platina-irídium ötvözetből készült, formája: 39 mm átmérőjű és 39 mm magas henger. Körülbelül 80 referenciahengert készítettek. Eredeti definíciója szerint egy kilogramm annyi tiszta víznek a súlya (akkor még nem nevezték tömegnek), amennyi teljesen kitölt egy egy köbdeciméter űrtartalmú kockát. Ezt a térfogatot tekintették az űrtartalom mértékegységének, és liternek nevezték.

Később kiderült, hogy a liter és a köbdeciméter néhány százezrednyivel eltér egymástól (1, 000 028 dm3 = 1 liter), nem vették figyelembe a víz köbös hőtágulási együtthatóját az űrtartalom mértékegységének meghatározásakor. A jelenleg hatályos törvény értelmében a két mértékegységet ma már egyenlőnek kell tekinteni. (A súly és a tömeg fogalmának szétválasztására egyébként 1901-ben került sor.)

Egy kilogrammnyi atom

Német, olasz, japán és ausztrál tudósok jelenleg azon dolgoznak, hogy pontosan egykilós szilícium kristálygömböt állítsanak elő. Elképzelésük szerint a kristály mérete alapján meg tudják határozni, hogy pontosan hány atom található benne, és így egzakt definíciót adnának a kilogramm számára. Ahhoz azonban, hogy a periódusos rendszer 28-as számát viselő szilíciumot képesek legyenek tisztán előállítani, egy orosz atomreaktort kellett felkeresniük. A kutatás jelenleg is folyamatban van.

Egyes elképzelések szerint elegáns megoldás lehetne az is, ha az arany atomszámával határoznák meg a kilogrammot. A probléma ezzel az eljárással az, hogy valószínűleg 25 számjegyű számot kellene a precíz definícióhoz fejben tartani.

Van azonban olyan kutatócsoport is, amely úgy véli, hogy a mai technológiákkal az atomok pontos megszámolására nincs lehetőség. Ők ezért a kilogrammot a feszültség segítségével igyekeznek meghatározni, azt egyszerűbb mérni. A végső megoldáshoz közelebb álló csoport ötlete szerint a kilogrammot annak alapján határoznák meg, mekkora elektromágneses erőre van szükség egy kilogramm ellensúlyozására. (Könnyebbség, hogy a gravitációs mező ismert a kísérlet helyszínén.)