RIP กิโลกรัมซึ่งจะไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป

คนส่วนใหญ่รู้ว่าปอนด์มีน้ำหนักเท่าไร - 16 ออนซ์ คนในโลกนี้อาจรู้ว่ากิโลกรัมคือ 2.2 ปอนด์ - หรือ 1,000 กรัม แต่เราทำ จริงๆ รู้ว่าตัวเลขเหล่านี้หมายถึงอะไร การเห็นด้วยกับหน่วยของการวัดนั้นซับซ้อนกว่าที่คิดไว้มากและวิธีที่มนุษย์เห็นด้วยกับน้ำหนักทั่วโลกกำลังจะเปลี่ยนแปลงโดยสิ้นเชิง

เป็นเวลากว่าศตวรรษที่มาตรฐานระดับโลกสำหรับกิโลกรัมนั้นเป็นต้นแบบระดับนานาชาติของกิโลกรัมซึ่งเป็นทรงกระบอกที่ทำจากทองคำขาวและอิริเดียมที่เก็บไว้ที่สำนักงาน International des Poids และ Mesures (สำนักน้ำหนักและมาตรการระหว่างประเทศ) ในฝรั่งเศส BIPM เป็นองค์กรระหว่างประเทศที่ช่วยสร้างมาตรฐานด้านวิทยาศาสตร์และการค้าระหว่างประเทศโดยการสร้างมาตรฐานสำหรับการวัดที่เราทุกคนสามารถตกลงกันได้ นี่คือเหตุผลที่ BIPM มี IPK: หากไม่มีกระบอกเล็ก ๆ น้อย ๆ นี้โลกจะไม่มีกิโลกรัมมาตรฐานเพื่อกำหนดน้ำหนักกิโลกรัม สำเนา IPK (บางครั้งเรียกว่า "Le Grand K" อย่างรักใคร่) ได้รับการเผยแพร่ไปทั่วโลกเพื่อให้ประเทศสมาชิกสามารถรักษามาตรฐานและทุกๆ 40 ปีที่วัด IPK เพื่อให้แน่ใจว่ายังคงเป็นกิโลกรัม การวัดล่าสุดได้แสดงให้เห็นว่ามวลของ Grand Ks เหล่านี้มีการเบี่ยงเบนซึ่งสามารถสะกดความสับสนวุ่นวายสำหรับการค้าวิทยาศาสตร์และสาขาที่มีความละเอียดอ่อนเช่นจรวดซึ่งการคำนวณจะต้องแม่นยำ

ระบบนี้อาจฟังดูแปลกประหลาดและคร่ำครึ แต่มีเหตุผลที่ดีว่าทำไมโลกจึงใช้น้ำหนักอ้างอิงนี้มานานหลายปี: มันยากที่จะรู้ว่ากิโลกรัมเป็นวิธีอื่น นี่คือเหตุผล

ในขณะที่เราอาจคิดว่าหน่วยการวัดที่แตกต่างกันเป็นกฎธรรมชาติของตัวเองซึ่งกำหนดโดยอ้างอิงจากกันและกัน - ตัวอย่างเช่นวันหนึ่งคือ 24 ชั่วโมงและชั่วโมงคือ 60 นาทีและนาทีคือ 60 วินาที - ความจริงก็คือหน่วยของ การวัดได้รับการกำหนดในอดีตในแง่ของปรากฏการณ์ที่เป็นรูปธรรมบางอย่างในโลก ในทางมาตรวิทยาการศึกษาการวัดปรากฏการณ์ทางรูปธรรมเหล่านี้เรียกว่าสิ่งประดิษฐ์

ในขณะที่ Max Fagin วิศวกรการบินและอวกาศระบุไว้ใน tweet thread ในวันพฤหัสบดีนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบวิธีการที่ยาวนานกว่าหลายปีในการหาวิธีเคลื่อนที่เหนือสิ่งประดิษฐ์เพื่อให้สามารถวัดสิ่งต่าง ๆ ได้โดยไม่ต้องติดกับสิ่งอื่น ตัวอย่างเช่นวินาทีที่ใช้วัดเป็น 1 / 31556925.9747 ของเวลาที่โลกใช้เพื่อไปรอบดวงอาทิตย์ ตอนนี้มันถูกกำหนดเป็นระยะเวลาที่ใช้สำหรับอิเล็กตรอนในอะตอมซีเซียม-133 ที่จะแกว่ง 9,192,631,770 ครั้ง สิ่งนี้อาจฟังดูแปลกและแปลกประหลาดโดยไม่จำเป็น แต่โดยการกำหนดหน่วยการวัดในแง่ของพฤติกรรมของอะตอมนักวิทยาศาสตร์สามารถพูดด้วยความมั่นใจในระดับยุติธรรมว่าวินาทีนั้นเป็นวินาทีไม่ว่าคุณจะอยู่ที่ไหนในจักรวาล - และไม่มี ไม่ว่าคุณจะมีนาฬิกาจับเวลาหรือไม่ก็ตาม

ในระยะสั้นนักวิทยาศาสตร์ได้ย้ายจุดอ้างอิงมาตรฐานสำหรับการวัดจากวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นและไปยังค่าคงที่สากล ทั้งหมดยกเว้นกิโลกรัม

พฤศจิกายนอยู่ที่นี่และนั่นหมายความว่ามีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ และโดย "ขนาดใหญ่" ฉันแน่นอนหมายถึงการกำหนดค่าหน่วยกิโลกรัมของมวลที่โลกสร้างขึ้นมานานกว่า 100 ปีแล้ว ให้ฉันอธิบาย: pic.twitter.com/FnOmq4dFTF

- Max Fagin (@MaxFagin) 1 พฤศจิกายน 2018

หน่วยที่สองเช่นกิโลกรัมหน่วยมิเตอร์และหน่วยอื่น ๆ อีกสี่หน่วยเป็นหน่วยระหว่างประเทศของSystéme นี่คือหน่วยการวัดขั้นพื้นฐานที่สุดที่หน่วยอื่น ๆ ใช้อ้างอิง ทุกวันนี้หน่วย SI ส่วนใหญ่สามารถระบุได้โดยไม่ต้องใช้สิ่งประดิษฐ์บางอย่าง แต่การวัดกิโลกรัมนั้นยากกว่ามากเพราะต้องใช้การคำนวณที่ซับซ้อนซึ่งทำให้แรงโน้มถ่วงซับซ้อนขึ้น ในขณะที่เรามักจะคิดถึงมวลและน้ำหนักเหมือนกันพวกเขาไม่ได้ มวลที่วัดเป็นกิโลกรัมนั้นมีความสำคัญเพียงใดในวัตถุ แต่นั่นเป็นวิธีที่นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะทำให้ IPK ล้าสมัย

4 / ที่ฐานของหอคอยนี้คือหน่วยฐาน SI หน่วยฐาน SI เพียง 7 หน่วยเท่านั้นที่กำหนดหน่วยที่มีอยู่ทั้งหมด พวกเขาเป็น:

กิโลกรัมกิโลกรัม (มวล)

เมตร, เมตร (ระยะทาง)

ประการที่สอง s (เวลา)

เคลวิน, K (ชั่วคราว)

แอมแปร์, A (กระแสไฟฟ้า)

Candela, cd (ความเข้มของการส่องสว่าง)

โมลโมล (ปริมาณ) pic.twitter.com/Qe2jS13kEn

- Max Fagin (@MaxFagin) 1 พฤศจิกายน 2018

นี่คือที่ Kibble Balance เข้ามาเพื่อช่วยเรา อุปกรณ์นี้ซึ่งอยู่ระหว่างการพัฒนาโดยห้องปฏิบัติการหลายแห่ง สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติในสหรัฐอเมริกาและห้องปฏิบัติการทางกายภาพแห่งชาติในอังกฤษกำลังทำงานกับอุปกรณ์นี้ซึ่งหวังว่าจะกำหนดกิโลกรัมเป็นค่าคงที่ของพลังค์ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญในการทำความเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัมของเรา กล่าวโดยย่ออุปกรณ์นี้ไม่ได้ระบุมวลด้วยการวัดน้ำหนัก แต่โดยการวัดแรงแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างสองแผ่น โอ้และมันก็ทำในสุญญากาศ

Kibble Balance ที่จะกล่าวง่ายๆควรจะสามารถวัดมวลของวัตถุ - IPK เช่น - ในแง่ของพลังงานไฟฟ้า หากต้องการให้เกี่ยวข้องกับคณิตศาสตร์ทั้งหมดให้ดูวิดีโอด้านล่าง แต่สำหรับใครก็ตามที่ไม่ได้เข้าร่วมในวิชาฟิสิกส์ก็พอเพียงที่จะบอกว่าเครื่อง Kibble Balance น่าจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์กำหนดกิโลกรัมได้

“ เหตุผลสำคัญประการหนึ่งสำหรับการทำงานนี้คือการสร้างความมั่นคงระหว่างประเทศ” เอียนโรบินสันหัวหน้าแผนกการวัดทางวิศวกรรมของห้องปฏิบัติการทางกายภาพแห่งชาติกล่าวกับสำนักข่าวลักเซมเบิร์ก เดลาโน. “ ถ้า Pavillon de Breteuil” - ที่เก็บ IPK -“ ถูกเผาในวันพรุ่งนี้และกิโลกรัมในห้องใต้ดินละลายเราจะไม่มีการอ้างอิงสำหรับระบบชั่งน้ำหนักของโลก จะมีความสับสนวุ่นวาย คำจำกัดความปัจจุบันของกิโลกรัมคือน้ำหนักของกระบอกสูบนั้นในปารีสหลังจากทั้งหมด”

และนั่นก็ไม่ดีพอสำหรับวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศ