Újradefiniálják a kilogrammot
További Tudomány cikkek
-
Megtalálták a másnaposság felelősét, de nem az, amire eddig gyanakodtak - Ha nincs vérfrissítés, jönnek a bajok
- Magas rangú katonatiszt tűnt fel a világ legnagyobb hadseregében, de még mindig rejtély, ki irányítja őket
- Végre tényleg megoldódhatott Stonehenge rejtélye
- Még mindig mérgező az 1916-os verduni csata helyszíne
A brit National Physical Laboratory (NPL) a kilogramm definíciójának megváltoztatását tűzte ki célul. A mértékegység alapját jelenleg egy Párizsban őrzött platina-irídium-ötvözet tömege adja, noha az SI-rendszerben használt mértékegységeket manapság a Planck-állandó szerint mérik. Ha a kilogramm újramérése sikeres lesz, az olyan konstans értéket eredményezhet, amelyet a tudományban és a mindennapi életben egyaránt hasznosítani lehetne.
Az NPL a Metrologia február 20-án megjelent számában ismertette a kilogramm új definíciójára vonatkozó meglátásaikat. A beszámoló szerint nagy előrelépést értek el a kutatás kezdete óta, mivel az NPL által használt technológia alkalmas lehet a Planck-állandó kiszámítására. Az SI mértékegységrendszert a kereskedelemben és a tudományban világszerte használják. A hét alapegység (a kelvin, a mól, a méter, a kilogramm, a másodperc, az amper és a kandela) szinte mindegyike reprodukálható mértékegység; a stabil értékeket a természeti állandók alapján lehet kiszámítani. Ezek közül csupán a kilogramm a kivétel: ennek a kiszámítása még mindig egy tárgyra, a Párizsban őrzött platina-irídium sablonra épül.
A 2011 októberében megrendezett General Conference of Weights and Measures (CGPM) a résztvevők megállapodtak, hogy a kilogrammot a Planck-állandó szerint fogják újradefiniálni. A mértékegység definíciójára vonatkozó döntés meghozatalát egyelőre elhalasztották; ezt csak akkor fogják nyilvánosságra hozni, ha pontos és konzisztens adat születik a valós értékről. A Metrologia cikkében azt is részletezik, hogy mi szükséges az állandó (h) pontos értékének meghatározásához. A szakszöveg kiemelt figyelmet szentel a h pontos értékének, illetve azoknak a bizonytalanságoknak, amelyek felléphetnek a kísérlet során.
A kifinomult mérési technológia használata önmagában nem elegendő, de ha a többi, mérésekkel foglalkozó intézményektől is azonos eredményt kapnak, az konszenzusos értéket eredményezhet – feltéve, hogy az érintett kutatók is ugyanazt a technológiát és ugyanazt a mérési módszertant használják. A kutatók szerint a mérések 2014-re elkészülhetnek, és megszülethet a kilogramm új definíciója.
1975-ös műszert használnak a méréshez
A Planck-állandó a kvantummechanika egyik alapvető állandója; használják a fény energiájának kiszámításához (amire a fény frekvenciájából lehet következtetni), de a képleteket több területen is hasznosítják. Az állandó meghatározásához két, az elmúlt hatvan évben felfedezett képletet használnak: a Josephson-effektet és a kvantum Hall-effektust.
A Planck-állandó mérésére használt eszközt watt balance-nak hívják – ezt 1975-ben Brian Kibble készítette az NPL-nél. A mérés során vizsgálják az elektromos és a mechanikus energiát is. Az eszközt már korábban is használták a Planck-állandóval összefüggésbe hozható mértékegységek pontos mérésére, és mivel az idő, a hossz és a tömeg vonatkozásában pontos értékeket adott, valószínű, hogy a watt balance a kilogramm tömegének pontos mérésére is alkalmas lehet.
Az NPL projektvezetője, dr. Ian Robertson elmagyarázta, hogy a watt balance két fázisra osztja a mérést, hogy elkerüljék a valós teljesítmény meghatározásakor esetlegesen fellépő mérési hibákat. A kilogramm tömegének pontos meghatározásában két másik szervezet - a kanadai National Research Council és az amerikai méréstani intézet, a NIST - is részt vesz. A kutatócsoportok mindegyike az NPL által fejlesztett technológiát használja, a mérési eredményeket pedig folyamatosan egyeztetik.
Az utóbbi időben ezek az értékek csak nagyon kis mértékben tértek el egymástól. Ha ezek közelíteni kezdenek egymáshoz, majd konstans módon állandónak bizonyulnak, az a kilogramm új fizikai definíciójának megszületéséhez vezet. A Planck-kilogramm felfedezése olyan univerzális szabvánnyá válhatna, amelyet bárhol és bármikor hasznosítani lehetne. Ez a felfedezés az SI-mértékegységeket használó kutatónak egy hosszú távon megbízható szabványt jelentene.
Robertson szerint a kilogramm újradefiniálásából elsősorban a méréstannal magasabb szinten foglalkozó intézmények profitálhatnak - ahogy fogalmazott, az utca embere továbbra is ugyanazt az egykilós krumplit vásárolhatja meg. Az újonnan meghatározott sztenderdeket azonban a világ összes mérőrendszerében alkalmazni lehetne, függetlenül attól, hogy tudományos eszközökről, vagy egy egyszerű konyhai mérlegről van szó.
Kövesse az Indexet Facebookon is!
Követem!
