הקילוגרם כבר לא דבר. במקום זאת זהו רעיון מופשט על אור ואנרגיה.
נכון להיום (20 במאי), פיזיקאים החליפו את הקילוגרם הישן - גליל פלטינה-אירידיום בן 130 שנה במשקל 2.2 ק"ג (1 ק"ג) היושב בחדר בצרפת - במדידה מופשטת ולא משתנה על בסיס ריבועי של חלקיקי אור וקבוע של פלאנק (מאפיין בסיסי ביקום שלנו).
במובן מסוים זהו הישג מפואר (וקשה להפליא). הקילוגרם קבוע לנצח עכשיו. זה לא יכול להשתנות עם הזמן שכן הצילינדר מאבד אטום כאן או אטום שם. זה אומר שבני האדם יכולים לתקשר את יחידה זו של המסה, מבחינת מדע גולמי, לחייזרים בחלל. הקילוגרם הוא עכשיו אמת פשוטה, רעיון שניתן לשאת בכל מקום ביקום בלי לטרוח להביא איתך צילינדר.
ועדיין ... אז מה? באופן מעשי, הקילוגרם החדש שוקל, בתוך כמה חלקים למיליארד, בדיוק כמו הקילוגרם הישן. אם שקלת אתמול 93 ק"ג (204 פאונד), תשקל היום ומחר 93 ק"ג. רק בכמה יישומים מדעיים צרים ההגדרה החדשה תשנה את ההבדל.
מה שבאמת מרתק כאן הוא שלא, למעשה, האופן בו רובנו משתמשים בקילוגרם ישתנה. עד כמה קשה היה להתגדר בקפדנות על יחידת מסה.
כוחות יסוד אחרים הובנו זה מכבר במונחים של מציאות בסיסית. שנייה של פעם? פעם, על פי המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST), הוא הוגדר מבחינת הנדנדות של שעון מטוטלת. אך כעת מדענים מבינים שנייה כזמן שלוקח אטום של צזיום 133 לעבור 9,192,631,770 מחזורי שחרור קרינת מיקרוגל. מטר? זה האור שאור המרחק נע ב -1 / 299,792,458 מתוך שנייה.
אבל המיסה אינה כזו. אנו מודדים בדרך כלל קילוגרמים מבחינת משקל - כמה הדבר הזה מוריד בסולם? אבל זו מדידה שתלויה במקום בו אתם מבצעים את השקילה בפועל. הצילינדר הזה בצרפת היה שוקל הרבה פחות אם היית מביא אותו לירח, ואפילו קצת יותר או מעט פחות אם היית מביא אותו לחלקים אחרים של כדור הארץ.
כפי שמסביר NIST, הקילוגרם החדש מבוסס על הקשר הבסיסי בין מסה ואנרגיה - הקשר המואר באופן חלקי ב- E = mc ^ 2 של איינשטיין, שפירושו שאנרגיה שווה למסה פעמים מהירות האור בריבוע. ניתן להמיר את המסה לאנרגיה ולהיפך. ובהשוואה למסה, קל יותר למדוד ולהגדיר אנרגיה במונחים נפרדים.
זה הודות למשוואה אחרת, אפילו מבוגרת מ- E = mc ^ 2. הפיזיקאי מקס פלאנק הראה בשנת 1900 כי E = hv, על פי NIST. הוא הראה שבמידה קטנה מספיק אנרגיה יכולה לעלות ולרדת, ורק בצעדים. E = hv פירושו שהאנרגיה שווה ל- "v" - התדר של חלקיק כלשהו, כמו פוטון - כפול "h" - המספר 6.62607015 × 10 ^ מינוס34 הידוע גם כקבוע של פלאנק.
"v" ב- E = hv חייב להיות מספר שלם, כמו 1, 2, 3 או 6,492. אסור לבצע שברים או עשרונים. אז האנרגיה מטבעה נפרדת, עולה ויורדת במדרגות של "ח" (6.62607015 × 10 ^ מינוס34).
הקילוגרם החדש מפגיש בין E = mc ^ 2 ו- E = hv. זה מאפשר למדענים להגדיר מסה מבחינת הקבוע של פלאנק, מאפיין בלתי משתנה של היקום. קואליציה בינלאומית של מעבדות מדע התאגדה בכדי לבצע את המדידות המדויקות ביותר של קבוע עדיין של פלנק, בטח שבכמה חלקים למיליארד בלבד. מסת הקילוגרם החדשה תואמת את האנרגיה של 1.4755214 פעמים פי 10 ^ 40 פוטונים המתנדנדים באותם תדרים כמו אטומי הצזיום 133 המשמשים בשעונים אטומיים.
זה לא הדבר הקל ביותר להיצמד לסולם. אבל, כרעיון, זה הרבה יותר נייד מאשר גליל של סגסוגת פלטינה-אירידיום.
