Le Grand K, den internationella prototypen av kilot, har förvarats bakom lås och bom i ett valv utanför Paris. BIPM hide caption
toggle caption
BIPM
Smugglad 1879 och sanktionerad av generalkonferensen för mått och vikt vid dess första möte, har Le Grand K, den internationella prototypen för kilogrammet, förvarats bakom lås och bom i ett valv utanför Paris.
BIPM
Uppdaterad klockan 8:40. ET, fredag
Röstningen om att omdefiniera kilogrammet var som väntat enhällig, med representanter från mer än 50 länder som sa ”ja” eller ”oui” vid det historiska mötet i Versailles, Frankrike.
Bill Phillips, nobelpristagare från National Institute of Standards and Technology i Maryland, berättade för de församlade delegaterna att basera den officiella definitionen av kilogrammet på en metallbit som förvaras i ett valv var ”en situation som helt klart är oacceptabel”.”
Han sade att det är ”skandalöst” att på 2000-talet fortsätta att definiera den internationella viktenheten med hjälp av ett föremål som tillverkades på 1800-talet.
Hans kollegor höll uppenbarligen med, eftersom inget land röstade för att behålla den gamla definitionen.
Original post:
Världen är på väg att säga au revoir till Le Grand K, en cylinder av platina och iridium som länge har regerat över världens system för viktmätning.
USA:s nationella institut för standardisering och teknik i Maryland har en egen kopia av Le Grand K – ett kilogram av platina och iridium som kallas K92. I bakgrunden finns kilogrammassor av rostfritt stål. J.L. Lee/NIST hide caption
toggle caption
J.L. Lee/NIST
USA:s nationella institut för standardisering och teknik i Maryland har en egen kopia av Le Grand K – ett kilogram av platina-iridium känt som K92. I bakgrunden finns kilogrammassor av rostfritt stål.
J.L. Lee/NIST
Le Grand K smiddes 1879 och förvaras i ett låst valv utanför Paris – vördad och förvarad bakom lås och bom eftersom dess massa, drygt 2 pund, är den officiella definitionen av kilogrammet.
Men detta kommer snart att ändras. På fredag kommer den internationella generalkonferensen för mått och vikt att sammanträda i Versailles, Frankrike, för att rösta om huruvida kilogrammet ska omdefinieras.
Röstningen väntas bli enhällig, en ren formalitet efter år av arbete. I framtiden kommer världens system för att mäta massa inte att baseras på någon speciell metallbit, utan snarare på oföränderliga egenskaper hos universum – såsom ljusets hastighet, tid och Plancks konstant, ett tal som hjälper forskarna att räkna ut energin hos en ljusfoton, givet dess våglängd. (Det ungefärliga numeriska värdet av Plancks konstant är 6,626 x 10-34 joule-sekund.)
”Det är fantastiskt! Det är fantastiskt! Det är historia i vardande”, entusiasmerar Zeina Kubarych vid National Institute of Standards and Technology i Maryland, som specialiserar sig på mätningsvetenskap.
”Vi ändrar ett system för realisering av massa som vi har haft i 129 år”, säger hon. ”Det är en enorm händelse.”
Kubarych arbetar i ett säkert, klimatkontrollerat labb på NIST som rymmer ett par hukiga metallcylindrar, var och en under – inte en utan två – gammaldags glasburkar. USA fick dessa officiella kopior av Le Grand K efter att ha undertecknat Meterfördraget 1875.
”Detta är våra nationella standardkilogram”, förklarar Kubarych. ”Det är det som vi använder som grund för vårt system för massfördelning i USA.”
Dessa antika artefakter är mycket viktiga för alla som behöver göra jämförelser för att försäkra sig om att deras exakta mått inte är fel. Det inkluderar statliga mätlaboratorier som testar och certifierar de vågar som används i till exempel butiker och läkemedelsföretag, liksom de vågar som används av flygplanstillverkare och tillverkare av vetenskapliga instrument.
”Det spänner i stort sett över de flesta sektorer av den amerikanska industrin”, säger Kubarych.
Nationens officiella kilogram är så värdefulla att ”vi inte rör dem”, säger Kubarych.
”Vi försöker inte ens röra dem med handskar.”
Istället plockas metallföremålen försiktigt upp med ett specialverktyg inlindat i filterpapper – för att undvika att lämna små repor eller fingeravtryck som skulle kunna kasta bort vikten.
Och det är det stora problemet med att basera ett mätsystem på jämförelser mellan metallstycken. Om Le Grand K blir tyngre eller lättare – eller absorberar atomer av något från luften – ändras definitionen av kilogrammet bokstavligen.
Vetenskapsmännen tror att något liknande har hänt, eftersom Le Grand K nu tycks väga något mindre än sina officiella kopior.
Möjligen skulle en liten fluktuation inte spela någon roll för den genomsnittlige personen som köper, till exempel, kaffe efter vikt i snabbköpet. Men vetenskapsmännen förtvivlar vid tanken på att försöka förstå verkligheten med hjälp av mått som ständigt förändras.
En omdefiniering av kilogrammet innebär att vetenskapsmännen kommer att ”avsluta något som förmodligen påbörjades före franska revolutionen”, konstaterar Stephan Schlamminger från NIST.
Under den revolutionära tiden hatade upplysningsmänniskorna världens hopkok av mätsystem – vart och ett baserat på ett slumpmässigt objekt, t.ex. längden på en lokal hertigs fot. Deras radikala vision var att skapa något rationellt och universellt, säger Schlamminger och påpekar att det metriska systemet skulle vara ”för alla tider, för alla människor”.
Dessa upphovsmän till det metriska systemet baserade det på själva jordklotet, där metern beskrevs som en 10-miljondel av avståndet från nordpolen till ekvatorn.
Men under lång tid var metern bokstavligen en metallstång i Frankrike.
I takt med att fysiken utvecklades, säger Schlamminger, kunde vetenskapsmännen slänga metallstången och definiera metern i termer av den sträcka som ljuset kan färdas genom ett vakuum på ungefär en 300-miljondels sekund.
”Och det här”, säger Schlamminger, ”är idén om att gå från en artefakt till en grundläggande konstant.”
Nu, efter att forskarna ägnat åratal åt att skapa en ny sorts våg som kallas Kibble-balans, är det äntligen kilots tur.
För att se om en metallbit verkligen väger 1 kilo behöver den i framtiden inte flygas till Frankrike och jämföras med Le Grand K. Den kan utvärderas i den här typen av instrument, med hjälp av Plancks konstant.
Schlamminger och två av hans kollegor är så hängivna till att omdefiniera kilogrammet att de nyligen fick tatueringar som föreställer siffrorna i Plancks konstant.
NIST:s Jon Pratt, en av de tatuerade forskarna, säger att det var svårt att exakt mäta Plancks konstant, liksom det var svårt att övertyga världen om att övergå till ett nytt kilogram baserat på den.
”Det fanns gott om kommittéer, slagsmål och förhandlingar om detta”, säger Pratt. ”Så vi visste vad vi hade att vänta oss. Vi visste att det skulle bli smärtsamt. Och vi var alla överens om att vi skulle få numret på oss när det var klart.”
Om omröstningen går som väntat kommer den nya definitionen av kilogrammet att träda i kraft i maj.
Under tiden kommer Le Grand K att stanna kvar i sitt ensliga valv.
”Det är en historisk artefakt som har studerats i 140 år och som kommer att behålla ett visst metrologiskt intresse”, säger dess förvaltare, Bureau International des Poids et Mesures, ”även om dess massa inte längre kommer att definiera kilogrammet.”