Uusi standardi määrittelee kilogramman toukokuussa 20, 2019. Shutterstock / Piotr Wytrazek

Mittaamme tavaraa koko ajan - kuinka kauan, kuinka raskas, kuinka kuuma ja niin edelleen - koska tarvitsemme kauppaa, terveyttä ja tietoa. Mutta sen varmistaminen, että mittauksemme vertaavat omenoita omenoiden kanssa, on ollut haaste: miten tietää, onko paino tai metrin pituus sama kuin sinun.

Mittayksiköitä on yritetty määritellä vuosien mittaan. Mutta toukokuu 20, 2019 - Kansainvälinen metrologian päivä - näkee täydellinen tarkistus Näiden standardien \ t

Et ole huomannut mitään - et ole raskaampi tai kevyempi kuin edellinen päivä, koska siirtyminen on tehty saumattomaksi.

Vain seitsemän perusyksikön määritelmät SI (Système International d'Unités tai kansainvälinen yksikköjärjestelmä) ovat nyt täysin erilaisia ​​kuin eilen.

(SI) -standardien uudet määritelmät kilogrammalle (m), mittarille (m), toiselle (s), ampeerille (A), kelviinille (K), moolille (mol) ja kandelalle (cd). BIPM, CC BY-ND

Miten käytimme mitata

Ihmiset ovat aina voineet laskea, mutta kun kehittyimme, siirryimme nopeasti pituuksien, painojen ja ajan mittaamiseen.

Egyptin faraot aiheuttivat pyramidien rakentamisen kuninkaallisen kyynärvarren pituuden perusteella, joka tunnetaan nimellä Royal Cubit. Tämä pidettiin ja julkistettiin insinööripapereilla, jotka säilyttivät standardin kuoleman vuoksi.

Metrologia toiminnassa - kuolleiden sielujen ja Egyptin Royal Cubitin (musta sauva) punnitseminen. Brynn Hibbert

Mutta kyynärää ei ollut kiinteä yksikkö ajan myötä - se oli noin puoli metriä, plus tai miinus muutama kymmenen millimetriä nykypäivän mittauksella.

Ensimmäinen ehdotus yleismaailmasta desimaalimittauksesta tehtiin John Wilkins, 1668, sitten Royal Society of Londonin sihteeri.

Ranskan vallankumouksen myötä herätti jotain käytännöllistä. Ranskalaiset määrittelivät ensimmäiset pituus- ja massanormit, kaksi platinastandardia, jotka edustivat mittaria ja kilogrammaa kesäkuussa 22, 1799, Pariisin arkisto de la Républiquessa.

Sovitut standardit

Tutkijat tukivat ajatusta, saksalainen matemaatikko Carl Friedrich Gauss oli erityisen kiinnostunut. 17-maiden edustajat kokoontuivat luomaan kansainvälisen yksikköjärjestelmän allekirjoittamalla Mittarin yleissopimus toukokuussa 20, 1875.

Ranska, jonka katuavustus oli ottanut pahoin Ranskan ja Preussin sodan eikä ollut sen tieteellinen voima, tarjosi Saint-Cloudin metsässä lyömättömän linnan uuden järjestelmän kansainvälisenä kotona.

BIPM, SI: n koti. Brynn Hibbert (2012)

Pavilion de Breteuilissa on edelleen International de Poids et Mesuresin kanslia (BIPM), jossa asuu Kilogrammin kansainvälinen prototyyppi (tästä lähtien Big K) kahdessa kassakaapissa ja kolmessa lasipellin purkissa.

Big K on platina-iridiumin kiillotettu lohko, jota käytetään kilogramman määrittämiseen, jota vastaan ​​kaikki kilogramman painot mitataan. (Alkuperäistä on punnittu vain kolme kertaa useita samanlaisia ​​kopioita vastaan.)

Kansainvälinen prototyyppi kilogrammasta (Big K). Kuvaa kohteliaisuus BIPM: stä

Brittiläiset, jotka olivat olleet merkittäviä keskusteluissa ja olivat toimittaneet platina-iridium-kiloa, kieltäytyivät allekirjoittamasta sopimusta 1884iin asti.

Uuden järjestelmän käyttivät vain tiedemiehet, ja jokapäiväistä elämää mitattiin perinteisissä keisarillisissa yksiköissä, kuten kiloissa ja unssissa, jaloissa ja tuumissa.

Yhdysvallat allekirjoitti sopimuksen päivänä, mutta sitten ei koskaan toteuttanut sitä, riippuen omasta brittiläisen keisarillisen järjestelmän versiosta, jota se edelleen käyttää enimmäkseen tänään.

Yhdysvallat on saattanut tuhota päätöksen 1999issa kuitenkin, kun Marsin ilmasto (MCO) puuttui toiminnassa. raportoida tapahtumasta, nimeltään "mishap" (joka maksaa 193.1 miljoonaa dollaria 1999: ssa), sanoi:

[…] MCO-avaruusaluksen häviämisen perimmäinen syy oli metristen yksikköjen käyttämättä jättäminen maantieteellisen ohjelmatiedoston, ”Pienet voimat”, koodauksessa, joita käytettiin liikeradan malleissa.

Pohjimmiltaan avaruusalus hävisi Marsin ilmapiirissä, koska se saapui suunnitellusta kiertoradasta.

Uudet SI-määritelmät

Miksi muutos tänään? Aikaisempien määritelmien tärkeimmät ongelmat olivat kilogramma, ne eivät olleet stabiileja ja sähkövirran yksikköä varten ampeeria ei voitu toteuttaa.

Ja punnitukset virallisia kopioita vastaan ​​katsomme, että Big K menetti hitaasti massaa.

Kaikki yksiköt määritellään nyt yhteisesti siten, että BIPM kutsuu sitäselkeä vakio”Muotoilu.

Ajatuksena on, että otamme yleisen vakion - esimerkiksi valon nopeuden tyhjiössä - ja nyt vahvistamme sen numeerisen arvon parhaiten mitattuun arvoon ilman epävarmuutta.

Todellisuus on kiinteä, numero on kiinteä, joten yksiköt on nyt määritelty.

Siksi meidän oli löydettävä seitsemän vakiota ja varmistettava, että kaikki mittaukset ovat johdonmukaisia ​​mittausepävarmuuden sisällä, ja aloita sitten lähtölaskenta tänään. (Kaikki tekniset tiedot ovat täältä.)

Australialla oli käsi muodostaa maan pyörein makroskooppinen esine Avogadro-vakio, yksikköjen lukumäärä kiinteässä määrässä ainetta. Nyt määritellään SI-yksikkö, mooli, jota käytetään suurelta osin kemiassa.

Walter Giardini Australian mittauslaitoksesta, jolla on piikiekko osana Avogadro-hanketta. Brynn Hibbert

Vakiotoimituksesta arkkitehtuuriin

Mitä Big K: tä - vakiokiloa? Nykyään siitä tulee suuri historiallinen merkitys, jota voidaan punnita ja jonka massa on mittausepävarmuus.

Nykyään kilo määritellään käyttämällä Planckin vakiota, joka ei muutu kvanttifysiikasta.

Haasteena on kuitenkin selittää nämä uudet määritelmät ihmisille - varsinkin ei-tutkijoille - niin he ymmärtävät. Yhden kilogramman vertailu metallilohkoon on helppoa.

Teknisesti kilogramma (kg) on nyt määritelty:

[…] Ottamalla Planck-vakion kiinteä numeerinen arvo h on 6.626 070 15 × 10^-34 kun se ilmaistaan ​​yksikössä J s, joka on yhtä suuri kuin kg m² s^-1, jossa mittari ja toinen on määritelty c ja ??_Cs.

Author

David Brynn Hibbert, analyyttisen kemian emeritusprofessori, UNSW

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon