Hoeveel weegt een kilo? Wetenschappers onderzoeken dit ogenschijnlijk simpele probleem al honderden jaren.
In 1795 vaardigde Frankrijk een wet uit die "gram" vastlegde als "het absolute gewicht van water in een kubus waarvan het volume gelijk is aan een honderdste van een meter bij de temperatuur waarbij het ijs smelt (d.w.z. 0 °C)". In 1799 ontdekten wetenschappers dat het watervolume het meest stabiel is wanneer de dichtheid van water het hoogst is bij 4 °C. De definitie van de kilogram werd daarom gewijzigd in "de massa van 1 kubieke decimeter zuiver water bij 4 °C". Dit leverde een oorspronkelijke kilogram van zuiver platina op, die gedefinieerd wordt als gelijk aan zijn massa, de archiefkilogram.
Deze archiefkilogram wordt al 90 jaar als maatstaf gebruikt. In 1889 keurde de Eerste Internationale Conferentie voor Metrologie een replica van een platina-iridiumlegering goed die het dichtst bij de archiefkilogram kwam en als internationale originele kilogram gold. Het gewicht van "kilogram" wordt gedefinieerd door een cilinder van platina-iridiumlegering (90% platina, 10% iridium), met een hoogte en diameter van ongeveer 39 mm, die momenteel wordt opgeslagen in een kelder aan de rand van Parijs.
Internationale originele kilogram
Sinds de Verlichting zet de landmeetkundige gemeenschap zich in voor de ontwikkeling van een universeel meetsysteem. Hoewel het een haalbare manier is om het fysieke object als meetinstrument te gebruiken, zal de stabiliteit van het fysieke object worden aangetast, omdat het gemakkelijk beschadigd raakt door menselijke of omgevingsfactoren. De meetgemeenschap heeft deze methode daarom altijd zo snel mogelijk willen verlaten.
Nu de kilogram de internationale, oorspronkelijke kilogramdefinitie heeft aangenomen, is er een vraag waar metrologen zich grote zorgen over maken: hoe stabiel is deze definitie? Zal deze in de loop der tijd veranderen?
Het moet gezegd worden dat deze vraag al aan het begin van de definitie van de massa-eenheid kilogram werd gesteld. Toen de kilogram bijvoorbeeld in 1889 werd gedefinieerd, produceerde het Internationaal Bureau voor Gewichten en Maten 7 kilogramgewichten van platina-iridiumlegering, waarvan er één de Internationale standaard is. De oorspronkelijke kilogram wordt gebruikt om de massa-eenheid kilogram te definiëren, en de andere 6 gewichten, gemaakt van hetzelfde materiaal en volgens hetzelfde proces, worden gebruikt als secundaire maatstaven om te controleren of er in de loop van de tijd afwijkingen tussen de gewichten optreden.
Tegelijkertijd hebben we met de ontwikkeling van precisietechnologie ook stabielere en nauwkeurigere metingen nodig. Daarom werd een plan voorgesteld om de internationale basiseenheid met behulp van natuurkundige constanten te herdefiniëren. Door constanten te gebruiken om meeteenheden te definiëren, zullen deze definities voldoen aan de behoeften van de volgende generatie wetenschappelijke ontdekkingen.
Volgens de officiële gegevens van het Internationaal Bureau voor Gewichten en Maten is de kwaliteitsconsistentie van andere originele kilogrammen en de internationale originele kilogram in de 100 jaar tussen 1889 en 2014 met ongeveer 50 microgram veranderd. Dit wijst erop dat er een probleem is met de stabiliteit van de fysieke maatstaf van de kwaliteitseenheid. Hoewel een verandering van 50 microgram klein lijkt, heeft het een grote impact op sommige hoogwaardige industrieën.
Als de fundamentele natuurkundige constanten worden gebruikt om de kilogram als maatstaf te gebruiken, wordt de stabiliteit van de massa-eenheid niet beïnvloed door ruimte en tijd. Daarom heeft het Internationaal Comité voor Gewichten en Maten in 2005 een kader opgesteld voor het gebruik van fundamentele natuurkundige constanten om enkele basiseenheden van het Internationaal Stelsel van Eenheden te definiëren. Het wordt aanbevolen om de Planck-constante te gebruiken om de massa-eenheid kilogram te definiëren, en bevoegde nationale laboratoria worden aangemoedigd om gerelateerd wetenschappelijk onderzoek uit te voeren.
Daarom stemden wetenschappers op de Internationale Conferentie over Metrologie van 2018 ervoor om de internationale prototypekilogram officieel af te schaffen en de constante van Planck (symbool h) te wijzigen als de nieuwe standaard om de "kg" opnieuw te definiëren.
Plaatsingstijd: 5 maart 2021