Kilo pole enam asi. Selle asemel on see abstraktne idee valguse ja energia kohta.
Tänase päeva (20. mai) seisuga on füüsikud asendanud vana kilogrammi - 130-aastase plaatina-iriidiumsilindri, mis kaalub Prantsusmaal ühes ruumis 2,2 kilo (1 kilogrammi) - abstraktse ja muutumatu mõõtmisega, mis põhineb kvadriljonitel valgusosakesed ja Plancki konstant (meie universumi põhijoon).
Ühes mõttes on see suurejooneline (ja üllatavalt keeruline) saavutus. Nüüd on kilogramm igavesti fikseeritud. See ei saa aja jooksul muutuda, kuna silinder kaotab siin aatomi või seal oleva aatomi. See tähendab, et inimesed saaksid selle massiühiku toore teaduse kaudu kosmose tulnukatega edastada. Kilogramm on nüüd lihtne tõde, idee, mida saab kanda ükskõik kuhu universumis, ilma et peaksite vaevama silindrit endaga kaasa võtta.
Ja ikkagi… mis siis? Praktiliselt öeldes kaalub uus kilogramm mõne miljardi osa piires täpselt sama palju kui vana kilogramm. Kui kaalusite eile 93 kilogrammi (204 naela), siis kaalute täna ja homme 93 kilogrammi. Ainult vähestes kitsastes teaduslikes rakendustes muudab uus määratlus midagi.
Mis on siin tõesti põnev, pole see, et praktiliselt muutub see, kuidas enamik meist kilogrammi tarbib. Kuratlikult keeruline osutus üldse massiühiku range määratlemine.
Teisi põhijõude on fundamentaalse reaalsuse tähenduses juba ammu mõistetud. Sekund aega? Kunagi, vastavalt Riiklikule Standardite ja Tehnoloogia Instituudile (NIST), määratleti see pendli kella pöördena. Kuid nüüd mõistavad teadlased sekundit kui aega, mis kulub tseesiumi aatomil 133, et läbida 9 192 631 770 mikrolainekiirguse vabastamise tsüklit. Meeter? See on see kaugus, mida valgus läbib sekundis 1/299 792 458-st.
Kuid mass pole selline. Tavaliselt mõõdame kilogrammi kaalu järgi - kui palju see asi skaalal alla surub? Kuid see on mõõtmine, mis sõltub sellest, kus te tegelikult kaalute. See silinder Prantsusmaal kaaluks palju vähem, kui te selle Kuule tooksite, ja isegi natuke rohkem või natuke vähem, kui viiksite selle mujale Maale.
Nagu NIST selgitab, põhineb uus kilogramm massi ja energia põhisuhtel - see suhe on osaliselt kirjas Einsteini väärtuses E = mc ^ 2, mis tähendab, et energia võrdub massi ja valguse ruudu kiiruse korrutisega. Mass saab muundada energiaks ja vastupidi. Ja massiga võrreldes on energiat lihtsam mõõta ja määratleda diskreetselt.
Seda tänu teisele võrrandile, isegi vanemale kui E = mc ^ 2. Füüsik Max Planck näitas 1900. aastal, et NIST andmetel on E = hv. Ta näitas, et piisavalt väikesel skaalal võib energia minna üles ja alla ning seda vaid sammude kaupa. E = hv tähendab, et energia võrdub "v" - mõne osakese nagu footoni sagedus korrutatuna "h" -ga - arv 6,62607015 × 10 ^ miinus34, mida nimetatakse ka Plancki konstandiks.
"v" väärtuses E = hv peab alati olema täisarv, näiteks 1, 2, 3 või 6492. Fraktsioonid ja kümnendkoha täpsus ei ole lubatud. Niisiis, energia on oma olemuselt diskreetne, liikudes üles ja alla sammuga "h" (6,62607015 × 10 ^ miinus34).
Uus kilogramm ühendab E = mc ^ 2 ja E = hv. See võimaldab teadlastel määratleda massi Plancki konstandi järgi, mis on universumi muutumatu omadus. Rahvusvaheline teaduslaborite koalitsioon tuli kokku, et teha kõige täpsemaid Plancki konstandi mõõtmisi, teades seda vaid mitme miljardi piires. Uue kilogrammi mass vastab 1,4755214 korda 10 ^ 40 footoni energiale, mis võnkuvad samadel sagedustel kui aatomkellades kasutatavad tseesium 133 aatomid.
Skaalale kleepimine pole kõige lihtsam. Kuid ideena on see palju kaasaskantavam kui plaatina-iriidiumsulami silinder.
