Състезанието за предефиниране на килограма

В Париж, зад врата на трезора, която изисква три ключа за отключването му, е най-ценната парче платина-иридий в света. За случайния наблюдател е трудно да се придаде парична стойност на бухалото, но за група учени това е практически безценна купчина метал, която придава на златото пробег за неговата стойност.

Тази буца, в края на краищата, върши изключително важната задача да бъде стандарт за килограма. Но международна група от изследователи работи усилено, за да предефинира килограма и да направи тази ценна стока отживелица.

"Килограмният артефакт всъщност е наистина прекрасно нещо", казва Алън Стийл, главният метролог в Националния съвет за научни изследвания на Канада. "Но това не е фундаментално, не е основно - това е просто нещо и ако нещо се случи с това нещо, ще бъдем в реални проблеми."

Стийл е част от група, която се опитва да преразгледа килограма. Неговата тежест няма да се промени - че издънката все още седи на около 2,2 килограма - но Стийл и колегите му смятат, че е крайно време за масово обновяване, основаващо се на „фундаментална константа“ - присъщо универсално свойство, подобно на нещо като скоростта на светлината - вместо това.

Преди да мислите, че кръстоносният поход на килограм е дело на група от луди учени, не е така. Актуализацията изисква „научно пътуване“, казва Стийл, тъй като определянето на единица, основаваща се на фундаментални константи, изисква три експеримента, в два различни метода, в много страни. Изключително трудно е да се постигне консенсус във всичките три експеримента в двете системи. "Това са наистина красиви експерименти, с големи, лесни за обяснение концепции", казва той, "но човек, е дяволът в детайлите."

Да се ​​разбере как да се измери килограма, изисква дефинирането на основната константа - известна сред физиците като „константа на Планк“ - в несигурност от 50 части на милиард. На английски? Това е доста хубаво, доста точно. Някои химически лаборатории измерват това чрез изчисляване на броя на атомите в силиконова сфера. Но други използват физичен подход, използвайки устройство наречено баланс Kibble, което използва енергия и електрически константи за извършване на измерването. Трикът е, че подходите на химията и физиката да дефинират постоянното на Планк трябва да съвпадат - и правенето на еквивалентни системи никога не се е случвало.

Предефинирането на нашите единици за измерване е „събитие, което се случва вероятно веднъж в нашия живот“, казва Стефан Шламмингер, физик от Националния институт за стандарти и технологии. Неговият екип е получил измерване на константата на Планк с грешка от 34 части на милиард (в науката, колкото по-малка е грешката, толкова по-добре, така че 34 части на милиард определено са добър знак в сравнение с индустрията, приета максимум от 50 части на милиард).). Досега е налице международен консенсус по отношение на броя и Шламмингер се надява да се доближи до съвършенство с грешка от 20 части на милиард до 1 юли 2017 г., когато Международното бюро по тежести и мерки ще събере всички измервания, които ще бъдат включени в международната средна стойност. След като всичко това се случи, последният брой ще бъде разискван и гласуван през ноември 2018 г.

„За крайния потребител преходът ще бъде безпроблемен; няма да знаеш разликата - казва Шламмингер за промяната. Но за научната общност, предефинирането на тези единици ще бъде безценно, превръщайки тази буца в Париж в символ на ново разбиране на фундаменталните измервания на Вселената - и това е право на самохвалство, което повечето празнини нямат.