Változás az SI-mértékegységrendszerben

Illusztráció: Profimedia

Ez biztosítja, hogy a 2019. május 20-ától érvényes új mértékegységrendszer hosszú távon stabil és konzisztens lesz – mondta Nagyné Szilágyi Zsófia szakértő annak kapcsán, hogy 2018. november16-án elfogadták a kilogramm új definícióját a Párizs melletti Versailles-ban az Általános Súly- és Mértékügyi Konferencián (CGPM).

A több mint hatvan ország részvételével tartott tanácskozáson Magyarországot Nagyné Szilágyi Zsófia, Budapest Főváros Kormányhivatala (BFKH) Metrológiai és Műszaki Felügyeleti Főosztályának vezetője képviselte. A szakértő elmondta, a konferencián egyhangúlag szavazták meg az SI (Systeme International d’Unites) mértékegységrendszer teljes revizióját.

Az SI-rendszer hét alapmértékegységet foglal magába és azokból levezethető az összes többi: ezek a méter, a kilogramm, a Kelvin, a másodperc, az amper, a kandela (fényerősség mértékegysége) és a mól.

A szakértő elmondta, az eddigi SI-mértékegységrendszerrel az volt a fő probléma, hogy a kilogramm etalonja még mindig az a platina-iridium ötvözetből készült 1 kilogrammos prototípus volt, amelyet a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatalban elzárva őriznek 1875 óta Sevres városában. Ennek a prototípusnak a hosszútávú stabilitását a gondos őrzés mellett sem lehetett biztosítani.
A nemzetközi etalonból csak egy van a világon, Magyarországon annak leszármaztatott példányát őrzik. „Ezt a példányt 10 évenként elküldik Sevres-be, hogy a prototípussal összehasonlítsák. Ott kiderült, hogy a mi kilogrammunknak néhány mikrogrammal nőtt a tömege, csakúgy mint általában a többi országban találhatóénak is. Így megkérdőjeleződik a nemzetközi prototípus hosszú távú stabilitása, továbbá nehézséget okoz, hogy erről az egy példányról kell az összes leszármaztatást elvégezni” – tette hozzá a főosztályvezető.

A megoldás hosszú ideje érlelődött, Max Planck fizikus már 1900-ban leírta, hogy az alapmértékegységeket természeti állandókhoz kellene kötni. Ennek megfelelően a kilogrammot a kvantumfizikában ismert Planck-állandó segítségével definiálták újra. Megvalósítása elsősorban egy speciális mérlegen, a Kibble-mérlegen alapszik. Nagyné Szilágyi Zsófia elmondta, hogy az utóbbi több mint tíz évben azon dolgoztak a szakemberek, hogy az átmenet zavartalan legyen a régi mértékegységrendszerről az újra. „Most jutottunk el oda, hogy a természeti állandókat elég pontosan meg tudjuk mérni. A kilogramm etalonja most már múzeumba kerül” – mondta, majd hozzátette: ez hatással volt más mértékegységekre is, így a kelvin, az amper és a mól definíciója is változott.

A mértékegységek azonban ettől nem változnak meg, csak a definíciójuk. Ez a változás jellemzően a méréstudomány művelőit és az alapkutatásokat végzőket érinti (például kvantumtechnológia, nanotechnológia), a gyakorlati életben semmilyen változást nem jelent.
A kilogramm új definíciója ezentúl egy tudományos képlet, amely a fotonok energiája és hullámhossza közötti kapcsolatot meghatározó Planck-állandón alapul.
Összességében elmondható, hogy hosszú idejű stabilitással, belső konzisztenciával rendelkező, a gyakorlatban megvalósítható mértékegységrendszer került kialakításra. A régi és az új rendszer közötti különbség az, hogy az eddigi rendszerben elsőként létrehozták a mértékegységek etalonjait és azokkal mérték meg a természeti állandókat. Most megfordult a helyzet, a hét alapmértékegységhez kapcsolódó természeti/technikai állandók értékeit rögzítették, mérési bizonytalanságuk nem lesz, és ezek segítségével realizálódnak az alapmértékegységek.

Több évtizedig tartott a rendszer átalakítása, legközelebb várhatóan a másodpercet fogják újradefiniálni a nemzetek méréstudományi szakértői.