Cum se stabileşte cât cântăreşte un kilogram? Ce este „Le Grand K”

Suntem atât de obişnuiţi cu unele lucruri, încât nu le mai contestăm originea sau veridicitatea.

De exemplu, te-ai întrebat vreodată cum se stabileşte cât cântăreşte un kilogram?

Kilogramul este unitatea de măsură pentru masă. (nu pentru greutate!)

Din anul 1889, masa unui kilogram este definită de un obiect denumit Prototipul Internațional Kilogram. 

Acesta este cunoscut drept „Le Grande K” sau „Big K”.

Inițial, kilogramul a fost definit ca fiind masa unui decimetru cub (1 dm³) de apă distilată la temperatura de 4 °C și presiune atmosferică normală.

Întrucât definiția presiunii face apel la unitatea de măsură pentru masă, din punct de vedere formal această definiţie este eronată.

Masa kilogramului se stabileşte cu ajutorul unui cilindru compus din 90% platină şi 10% iridiu. Acesta a fost fabricat la Londra, în anul 1879 şi apoi mutat la Paris.

În prezent, cilindrul este păstrat sub trei clopote de sticlă la Bureau Internationaldes Poids et Mesures (Biroul Internaţional de Măsuri şi Greutăţi), situat la periferia Parisului.

Securitatea cilindrului

Accesul la cilindru se realizează folosind trei chei, acţionate separat, dintre care doar două sunt ţinute în Franţa.

De-a lungul timpului, cilindrul a fost mutat în doar câteva rânduri (o dată la 40 de ani).

Acest lucru se întâmplă pentru a fi efectuate comparaţii cu alţi cilindri „gemeni”, care se află în diferite locuri de pe glob, în vederea stablirii diferenţelor.

Procesul de mutare a cilindrului este dificil şi pretenţios.

Hidrocarburile eliminate prin intermediul desenelor papilare ale degetelor sau umiditatea din aer pot contamina suprafaţa impecabilă a cilindrului.

Dar Prototipul Internațional Kilogram original, prin definiţia sa, nu-şi poate schimba greutatea, deşi masa sa ar putea suferi modificări în timp. Este vorba, până la urmă, despre kilogramul original, iar masa lui va fi întotdeauna un kilogram.

Cu toate acestea, în urma comparaţiilor efectuate în ultima sută de ani, masa kilogramului a suferit modificări. Diferenţa este egală cu echivalentul unui fir de nisip cu diametrul de 0,4 milimetri (aproximativ 50 de micrograme).

O nouă definiţie a kilogramului

Pentru oamenii a căror meserie este să se asigure că unitatea de măsură pentru kilogram cântăreşte un kilogram, nici măcar această diferenţă infimă de 50 de micrograme nu este acceptabilă.

Astfel, cercetătorii au început să caute o nouă definiţie a kilogramului, care să elimine orice legătură a acestuia cu obiectele fizice. La fel s-a procedat şi cu metrul, definit de acum înainte cu ajutorul vitezei luminii.

Din 2020, se plănuieşte trecerea la definirea kilogramului utilizându-se Constanta lui Planck.

Constanta lui Planck (h) este o constantă fizică fundamentală, care reprezintă unitatea naturală de acțiune (energie × timp) în mecanica cuantică.

Pe scurt, ar fi vorba despre o cantitate fixă, în legătură cu E=MC² şi mecanica cuantică, specificându-se cantitatea de energie transportată de o singură particulă de lumină (foton).

Oricare ar fi formula finală, kilogramul va fi redefinit în funcţie de elemente constante ale naturii, iar masa sa va rămâne mereu aceeaşi.

Pentru noi toţi, nu va fi nicio diferenţă. Un kilogram va cântări la fel de mult, doar că nu va mai fi niciun fir de nisip care să-i modifice masa o dată la 100 de ani.