Hur mycket väger ett kilo? Forskare har utforskat detta till synes enkla problem i hundratals år.
År 1795 utfärdade Frankrike en lag som fastställde "gram" som "den absoluta vikten av vatten i en kub vars volym är lika med en hundradels meter vid temperaturen när isen smälter (det vill säga 0°C)." År 1799 upptäckte forskare att vattenvolymen är som mest stabil när vattentätheten är som högst vid 4°C, så definitionen av kilogram har ändrats till "massan av 1 kubikdecimeter rent vatten vid 4°C ”. Detta gav ett rent platina originalkilogram, kilogram definieras som lika med dess massa, vilket kallas arkivkilogram.
Detta arkivkilogram har använts som riktmärke i 90 år. År 1889 godkände den första internationella konferensen om metrologi en kopia av platina-iridiumlegering närmast arkivkilogrammet som det internationella originalkilogrammet. Vikten av "kilogram" definieras av en platina-iridium-legering (90% platina, 10% iridium) cylinder, som är cirka 39 mm i höjd och diameter, och som för närvarande förvaras i en källare i utkanten av Paris.
Internationellt originalkilo
Sedan upplysningstiden har lantmäterisamfundet varit engagerat i att upprätta ett universellt undersökningssystem. Även om det är ett tänkbart sätt att använda det fysiska objektet som riktmärke, eftersom det fysiska objektet lätt skadas av konstgjorda eller miljöfaktorer, kommer stabiliteten att påverkas, och mätgemenskapen har alltid velat överge denna metod så snart som möjligt.
Efter att kilogram antagit den internationella ursprungliga kilogramdefinitionen finns det en fråga som metrologer är mycket bekymrade över: hur stabil är denna definition? Kommer det att glida över tiden?
Det bör sägas att denna fråga togs upp i början av definitionen av massenheten kilogram. Till exempel, när kilogram definierades 1889, producerade International Bureau of Weights and Measures 7 kilogramvikter av platina-iridiumlegering, varav en är den internationella. Originalkilogrammet används för att definiera massenheten kilogram, och de andra 6 vikterna gjorda av samma material och samma process används som sekundära riktmärken för att kontrollera om det finns avdrift över tid mellan varandra.
Samtidigt, med utvecklingen av högprecisionsteknik, behöver vi också mer stabila och exakta mätningar. Därför föreslogs en plan för att omdefiniera den internationella basenheten med fysiska konstanter. Att använda konstanter för att definiera mätenheter innebär att dessa definitioner kommer att möta behoven hos nästa generations vetenskapliga upptäckter.
Enligt officiella uppgifter från International Bureau of Weights and Measures, under de 100 åren från 1889 till 2014, förändrades kvalitetskonsistensen för andra originalkilogram och det internationella originalkilogrammet med cirka 50 mikrogram. Detta visar att det finns ett problem med stabiliteten hos kvalitetsenhetens fysiska riktmärke. Även om förändringen på 50 mikrogram låter liten, har den stor inverkan på vissa avancerade industrier.
Om de grundläggande fysiska konstanterna används för att ersätta det fysiska riktmärket för kilogram kommer massenhetens stabilitet inte att påverkas av rum och tid. Därför utarbetade Internationella kommittén för vikter och mått 2005 ett ramverk för användning av grundläggande fysiska konstanter för att definiera några grundläggande enheter i det internationella enhetssystemet. Det rekommenderas att Planck-konstanten används för att definiera viktenheten kilogram, och behöriga laboratorier på nationell nivå uppmuntras att utföra relaterat vetenskapligt forskningsarbete.
Därför, vid den internationella konferensen om metrologi 2018, röstade forskare för att officiellt avveckla den internationella prototypen kilogram, och ändrade Planck-konstanten (symbol h) som den nya standarden för att omdefiniera "kg".
Posttid: 2021-05-05