Kilogramman kansainvälinen prototyyppi, Le Grand K, joka on taottu vuonna 1879 ja jonka yleiskonferenssi hyväksyi ensimmäisessä kokouksessaan ja joka on säilytetty lukkojen takana kassaholvissa Pariisin ulkopuolella. BIPM hide caption
toggle caption
BIPM
Le Grand K, kilogramman kansainvälinen prototyyppi, joka taottiin vuonna 1879 ja jonka yleiskonferenssi (General Conference on Weights and Measures) hyväksyi ensimmäisessä kokouksessaan, on säilynyt lukittuna Pariisin ulkopuolella sijaitsevassa holvissa.
BIPM
Päivitetty klo 8:40. ET, perjantai
Äänestys kilogramman uudelleenmäärittelystä oli odotetusti yksimielinen, kun edustajat yli 50 maasta sanoivat ”kyllä” tai ”oui” historiallisessa kokouksessa Versailles’ssa, Ranskassa.
Bill Phillips, Nobel-palkinnon saaja Marylandissa sijaitsevasta Kansallisesta standardointi- ja teknologiainstituutista (National Institute of Standards and Technology, NSTI) kertoi koolle kokoontuneille delegaattien edustajille, että se, että kilogramman virallisen määrittelyn lähtökohtana käytettiin metallia, jota pidettiin kassaholvissa, oli ”tilanne, joka oli selvästikään kestämätön”.”
Hän sanoi, että 2000-luvulla on ”pöyristyttävää” jatkaa kansainvälisen massan yksikön määrittelyä 1800-luvulla valmistetun esineen avulla.”
Hänen kollegansa olivat selvästi samaa mieltä, sillä yksikään maa ei äänestänyt vanhan määritelmän säilyttämisen puolesta.
Original post:
Maailma on sanomassa au revoir Le Grand K:lle, platinasta ja iridiumista valmistetulle sylinterille, joka on pitkään hallinnut maailman painonmittausjärjestelmää.
toggle caption
J.L. Lee/NIST
Yhdysvaltojen kansallisella standardointi- ja teknologiainstituutilla (National Institute of Standards and Technology) Marylandissa on Marylandin osavaltiossa oma kopio Le Grand K:stä – platina-iridium-kilogrammasta, joka tunnetaan nimellä K92. Taustalla on ruostumattomasta teräksestä valmistettuja kilogrammamassoja.
J.L. Lee/NIST
Le Grand K väärennettiin vuonna 1879, ja sitä säilytetään lukitussa holvissa Pariisin ulkopuolella – sitä kunnioitetaan ja se pidetään lukkojen takana, koska sen massa, hieman yli kaksi kiloa, on kilogramman virallinen määritelmä.
Mutta tämä muuttuu pian. Perjantaina kansainvälinen painojen ja mittojen yleiskonferenssi kokoontuu Versailles’ssa Ranskassa äänestämään siitä, määritelläänkö kilogramma uudelleen.
Äänestyksen odotetaan olevan yksimielinen, pelkkä muodollisuus vuosien työn jälkeen. Jatkossa maailman massanmittausjärjestelmä ei enää perustu mihinkään erityiseen metallinpalaan, vaan pikemminkin maailmankaikkeuden muuttumattomiin ominaisuuksiin – kuten valon nopeuteen, aikaan ja Planckin vakioon, lukuun, joka auttaa tiedemiehiä laskemaan valon fotonin energian sen aallonpituuden perusteella. (Planckin vakion likimääräinen lukuarvo on 6,626 x 10-34 joule-sekuntia.)
”Se on fantastista! Se on mahtavaa! Se on historiaa tekeillä”, iloitsee Zeina Kubarych mittaustieteeseen erikoistuneesta Marylandissa sijaitsevasta kansallisesta standardointi- ja teknologiainstituutista.
”Muutamme massan realisointijärjestelmää, joka meillä on ollut käytössä 129 vuotta”, hän sanoo. ”Se on valtava tapahtuma.”
Kubarych työskentelee NIST:ssä turvallisessa, ilmastoidussa laboratoriossa, jossa on pari kyyrpeää metallisylinteriä, joista kumpikin on – ei yhden vaan kahden – vanhanaikaisen, lasisen kellopurkin alla. Yhdysvallat sai nämä Le Grand K:n viralliset kaksoiskappaleet allekirjoitettuaan metrin sopimuksen vuonna 1875.
”Nämä ovat kansalliset standardikilomme”, Kubarych selittää. ”Niitä käytämme massanlevitysjärjestelmämme perustana Yhdysvalloissa.”
Nämä antiikkiset artefaktit ovat erittäin tärkeitä kaikille, joiden on tehtävä vertailuja varmistaakseen, etteivät heidän tarkat mittauksensa ole pielessä. Tällaisia ovat esimerkiksi osavaltioiden mittauslaboratoriot, jotka testaavat ja sertifioivat kaupoissa ja lääkeyrityksissä käytettäviä vaakoja, sekä lentokonevalmistajien ja tieteellisten instrumenttien valmistajien käyttämät vaa’at.
”Se kattaa aika lailla suurimman osan Yhdysvaltojen teollisuuden aloista”, Kubarych sanoo.
Valtion viralliset kilogrammat ovat niin arvokkaita, että ”emme koske niihin”, Kubarych sanoo.
”Emme edes yritä koskea niihin hansikkain käsin.”
Sen sijaan metalliesineet poimitaan varovasti suodatinpaperiin käärityllä erikoistyökalulla – jotta niihin ei jäisi pieniä naarmuja tai sormenjälkiä, jotka saattaisivat vääristää painoa.
Ja siinä onkin suuri ongelma, kun mittausjärjestelmän perustana on metallikappaleiden vertailu. Jos Le Grand K muuttuu painavammaksi tai kevyemmäksi – tai imee ilmasta atomeja jostain – kilon määritelmä kirjaimellisesti muuttuu.
Tutkijat uskovat, että jotain tällaista on tapahtunut, koska Le Grand K näyttää nyt painavan hieman vähemmän kuin sen viralliset jäljennökset.
Voi olla, että jollain pikkuruisella heilahtelulla ei olisi väliä keskivertoihmiselle, joka ostaa vaikkapa kahvia painon mukaan supermarketista. Mutta tiedemiehet ovat epätoivoisia ajatuksesta, että todellisuutta yritetään ymmärtää jatkuvasti muuttuvien mittojen avulla.
Kilon uudelleenmäärittely tarkoittaa, että tiedemiehet ”lopettavat jotain, joka aloitettiin luultavasti jo ennen Ranskan vallankumousta”, huomauttaa Stephan Schlamminger NIST:stä.
Taannoin vallankumouksellisina aikoina valistusajattelijat vihasivat maailman mittausmenetelmien sekamelskaa – jokainen perustui johonkin satunnaiseen objektiin, kuten esimerkiksi paikallisen herttuan jalan pituuteen. Heidän radikaali visionsa oli luoda jotain rationaalista ja universaalia, Schlamminger sanoo ja toteaa, että metrijärjestelmän oli tarkoitus olla ”kaikkia aikoja ja kaikkia ihmisiä varten.”
Nämä metrijärjestelmän alullepanijat perustivat metrijärjestelmän itse maapalloon, ja metri kuvattiin yhdeksi 10-miljoonasosaksi etäisyydestä pohjoisnavalta päiväntasaajalle.
Mutta pitkään metri oli Ranskassa kirjaimellisesti metallitanko.
Fysiikan kehittyessä, sanoo Schlamminger, tiedemiehet pystyivät hylkäämään metallitangon ja määrittelemään metrin etäisyydellä, jonka valo pystyy kulkemaan tyhjiössä noin 300-miljoonasosasekunnissa.
”Ja tämä”, sanoo Schlamminger, ”on ajatus siirtymisestä artefaktista perustavanlaatuiseksi vakioksi”.”
Nyt, sen jälkeen kun tutkijat ovat käyttäneet vuosia uudenlaisen monimutkaisen punnituslaitteen, niin sanotun Kibble-vaakavaa’an, on vihdoin kilogramman vuoro.
Jatkossa sen selvittämiseksi, painaako metallinen kappale todella yhden kilon, sitä ei tarvitse lennättää Ranskaan ja verrata Le Grand K:n kanssa, vaan se voidaan arvioida tämäntyyppisellä mittalaitteella Planckin vakion avulla.
Schlamminger ja kaksi hänen kollegaansa ovat niin omistautuneita kilogramman uudelleenmäärittelylle, että he hankkivat hiljattain Planckin vakion numeroita kuvaavat tatuoinnit.
NIST:n Jon Pratt, yksi tatuoiduista tutkijoista, sanoo, että Planckin vakion tarkka mittaaminen oli vaikeaa, samoin kuin maailman vakuuttaminen siirtymään uuteen, siihen perustuvaan kilogrammaan.
”Tässä oli paljon komiteoita ja nyrkkitappeluita ja hemmottelua”, Pratt sanoo. ”Tiesimme siis, mihin olimme ryhtymässä. Tiesimme, että siitä tulisi kivuliasta. Ja olimme kaikki yhtä mieltä siitä, että saisimme numeron, kun saisimme sen valmiiksi.”
Jos äänestys sujuu odotetusti, kilon uusi määritelmä astuu voimaan toukokuussa.
Niin kauan Le Grand K jää yksinäiseen holviinsa.
”Se on historiallinen esine, jota on tutkittu 140 vuoden ajan, ja se säilyy metrologisesti kiinnostavana”, sanoo sen hoitaja, Bureau International des Poids et Mesures, ”vaikka sen massa ei enää määrittelekään kilogrammaa.”