211service.com
Kilogrammet og køkkenvasken
I 1983 besluttede fysikere ved den 17. generalkonference om vægte og mål at omdefinere måleren. I et århundrede indtil da havde måleren været afstanden mellem to punkter på en stang af platin og iridium målt ved isens smeltepunkt.
Problemet med denne definition var ikke blot, at disse forhold var noget vilkårlige og svære at standardisere under en måling, men at kun den person, der var i besiddelse af stangen, kunne udføre eksperimentet. Fysikere ønskede en måling, som mere eller mindre enhver kunne foretage.
Den nye definition er den afstand, lys rejser i et vakuum i løbet af 1/299 792 458. af et sekund. I princippet kan enhver med en laserpointer, et stopur og et par andre bits og stykker bestemme denne afstand. Med et slag blev måleren open source.
Nu vil fysikere gøre det samme for kilogrammet, som i øjeblikket er defineret som massen af en cylinder af platin og iridium kaldet International Prototype Kilogram.
Det er et problem, fordi hver gang det samles op, gnider et par atomer af cylinderen, hvilket gør den umærkeligt lettere. Af denne grund har næsten ingen lov til at måle massen af den internationale prototypekilogram, som er opbevaret i en hvælving i Sevres i Frankrig. Så ingen ved rigtigt, hvor meget kiloet taber sig, eller om det tager på i vægt af et tyndt lag støv og urenheder, som sikkert må samle sig på dets hundrede år gamle overflader.
Men hvad skal den erstattes med? Det mest diskuterede forslag er at appellere til ækvivalensen mellem energi og masse for en definition. For eksempel er en idé, at et kilogram skal være massen af et legeme, hvis ækvivalente energi er lig med energien for et antal fotoner, hvis frekvenser summerer til nøjagtigt (299792458^2/66260693) × 10^41 hertz.
Hvis det lyder rimeligt nok, har du sandsynligvis ikke tænkt over det så meget detaljeret som Ronald Fox ved Georgia Institute of Technology og et par venner.
De påpeger, at et kilogram, der er afhængigt af masse-energi-ækvivalens, kun kan måles ved hjælp af et stykke udstyr kaldet en watt-balance. Dette sender en strøm gennem nogle spoler for at generere en kraft, der er i stand til at understøtte et kilogram, hvilket gør det muligt at måle den i form af strøm og spænding.
Men en watt-balance er et dyrt sæt, som er svært at bruge, siger Fox og co. De påpeger, at den, der ejes af National Institute of Standards and Technology, er to etager høj, koster 1,5 millioner dollars at sætte op og kræver et hold på op til 5 fysikere for at køre. Og selv da er målingerne notorisk modtagelige for støj.
Det er næppe en enhed, som videnskabsmænd verden over vil have eller være i stand til at lege med.
Så Fox og co har et andet forslag. Hvorfor ikke gøre kilogrammet lig med massen af et vist antal kulstof-12 atomer, specifikt 2250× 28148963^3 af dem?
Så ville et kilogram være en terning af kulstof 8,11 cm på hver side (8,11 cm er nogenlunde længden af 368.855.762 kulstofatomer lagt side om side).
Med den definition kunne næsten enhver lave et kilogram i deres eget køkken givet noget kulstof og en kniv.
Den dag, vi lavede et kilo, kunne endda være den slags sjov, der kunne engagere og inspirere en ny generation af videnskabsmænd, hvilket burde være en god nok grund i sig selv til at tage stilling til.
Ref: arxiv.org/abs/1005.5139 : En bedre definition af kilogrammet