Mokslininkai nustatys naują kilogramo apibrėžimą
Obuo­lio dy­džio ob­jek­tas, lai­ko­mas po­že­mi­nė­je sau­gyk­lo­je po vie­no pra­ncū­zų di­di­ko bu­vu­siais pra­mo­gų rū­mais į va­ka­rus nuo Par­yžiaus, yra pa­sau­lio svo­rių sis­te­mos at­skai­tos taš­kas. Ta­čiau tai grei­tai pa­si­keis.

Sukurtas audringu laikotarpiu moksle ir politikoje po Prancūzijos revoliucijos nedidelis platinos ir iridžio lydinio cilindras stovi nejudinamas jau beveik 130 metų. Visame pasaulyje jis pripažįstamas pavyzdžiu, tiksliai apibrėžiančiu, kas yra kilogramas.

Tarptautinis kilogramo etalonas, dar vadinamas „Le Grand K“, yra viena labiausiai vertinamų mokslo relikvijų. Pagal jį nustatomi visi kiti svoriai, tad jis yra labai svarbus metrinės sistemos objektas.

Jis labai saugomas, tad nuo 1889 metų buvo pasvertas tik 4 kartus. Be to, patalpa Bretėjaus paviljone, kur jis yra laikomas, gali būti atidaryta tik trims raktų valdytojams vienu metu spynoje pasukus raktą. Visi šie valdytojai privalo būti skirtingų šalių piliečiai.

Tačiau kilogramo etalono dienos jau suskaičiuotos.

Šią savaitę šimtai mokslininkų iš viso pasaulio renkasi puošniuose Versalio rūmuose, kur vyks 26-oji Visuotinė svorių ir matų konferencija. Jie pakeis „Le Grand K“ etaloną universalia formule, apibrėžiančia kilogramą pagal kvantinės fizikos dėsnius.

„Kilogramas yra paskutinis matas, pagrįstas fiziniu objektu“, – sakė Prancūzijos nacionalinės metrologijos ir tyrimų laboratorijos direktorius Thomas Grenonas.

Kas yra sekundė?

XVIII amžiaus pabaigoje priėmus metrinę sistemą mokslininkams reikėjo sukurti vieningą struktūrą, nusakančią atstumą, laiką, elektrinius procesus ir masę panašiais ir susijusiais matavimo vienetais.

Jie nustatė, kad metras bus atstumo nuo Šiaurės ašigalio iki pusiaujo – matuojant pagal dienovidinį, einantį per Paryžių, – dešimtmilijoninė dalis. Metras savo ruožtu buvo panaudotas masei apibrėžti: nustatyta, kad kilogramą sveria vandens kiekis, sudarantis kubą, kurio kraštinė – 10 centimetrų.

Vis dėlto mokslas nuo Prancūzijos revoliucijos laikų smarkiai pažengė į priekį.

Metras dabar apibrėžiamas kaip atstumas, kurį vakuume nukeliauja šviesa per mažytę sekundės dalį.

Pati sekundė anksčiau buvo siejama su laiku, per kurį Žemė apsisuka aplink savo ašį. Tačiau nuo 7-ojo dešimtmečio sekundė oficialiai laikoma laiko tarpu, reikalingu stabilaus cezio izotopo Cs-133 atomui atlikti tiksliai 9 192 631 770 svyravimų.

Tad ateityje ir kilogramo masė nebebus susieta su konkrečiu fiziniu objektu. Ji bus apibrėžiama pagal Plancko konstantą – santykį tarp kvantinės energijos kiekio, pernešamo tam tikro dažnio šviesos bangų, ir to paties dažnio, tai yra 6,626 x 10–34 džaulio sekundžių.

Energija yra glaudžiai susijusi su mase – tai rodo garsioji Alberto Einsteino formulė E=mc2.

Plancko konstanta kartu su dviem kvantiniais reiškiniais, lemiančiais elektrinę galią, gali būti naudojama apskaičiuoti masei, remiantis atitinkamo mechaninės galios dydžio skaičiavimais.

„Jeigu stumiate masę, jums reikalinga galia priklausoma nuo šios masės. Taigi, šią galią aiškiai galite susieti su elektrine galia, apskaičiuota pagal mūsų kvantines konstantas“, – naujienų agentūrai AFP sakė Tarptautinio svorių ir matų biuro direktorius Martinas Miltonas.

Naujo apibrėžimo šalininkai sako, kad jis būtų mažiausiai milijoną kartų stabilesnis negu fiziniai etalonai ir galėtų būti ateityje praktiškai pritaikomas.

„Daugeliui sričių vienas kilogramas yra labai didelė masė“, – sakė M. Miltonas.

Dėl farmacijos ir chemijos pramonės pažangos vaistų sudedamųjų dalių kiekiai vis dažniau matuojami mikrogramais, tad reikalingas vis didesnis tikslumas.

„Vienas kilogramas tinkamas bulvėms, kai itin didelis tikslumas nebūtinas. Tačiau šis svoris nėra tinkamas taikyti daugelyje kitų mokslo ir pramonės sričių. Tuo metu naujosios sistemos pritaikymo mastas yra beribis“, – pažymėjo M. Miltonas.