Kilo ei ole enää asia. Sen sijaan se on abstrakti idea valosta ja energiasta.
Tästä päivästä (20. toukokuuta) lähtien fyysikot ovat korvanneet vanhan kilogramman - 130-vuotisen, platina-iridium-sylinterin, joka painaa 2,2 kiloa (1 kilogramma) huoneessa Ranskassa - abstraktilla, muuttumattomalla mittauksella, joka perustuu nelinumeroihin kevyet hiukkaset ja Planckin vakio (maailmankaikkeuden perusominaisuus).
Yhdessä mielessä tämä on suuri (ja yllättävän vaikea) saavutus. Kilo on kiinteä nyt ikuisesti. Se ei voi muuttua ajan myötä, kun sylinteri menettää atomin täällä tai atomin siellä. Tämä tarkoittaa sitä, että ihmiset voisivat kommunikoida tämän massayksikön raaka tieteen kannalta avaruusolentolaisille. Kilo on nyt yksinkertainen totuus, idea, jota voidaan kuljettaa minne tahansa maailmankaikkeudessa vaivamatta tuoda sylinteriä mukanasi.
Ja silti… niin mitä? Käytännössä uusi kilogramma painaa muutamassa miljardissa osassa, täsmälleen yhtä paljon kuin vanha kilo. Jos painoit eilen 93 kiloa (204 kiloa), painat tänään ja huomenna 93 kiloa. Vain muutamassa kapeassa tieteellisessä sovelluksessa uudella määritelmällä on merkitystä.
Mikä tässä todella kiehtovaa ei ole, että käytännöllisesti katsoen tapa, jolla suurin osa meistä käyttää kiloa, muuttuu. Se on kuinka pirun vaikea osoittautui määrittelemään tiukasti massayksikkö.
Muita perusvoimia on jo kauan sitten ymmärretty perustason todellisuudella. Toinen aika? Kerran, kansallisen standardi- ja teknologiainstituutin (NIST) mukaan se määritettiin heilurin kellon keinuilla. Mutta nyt tutkijat ymmärtävät sekunnin ajan, joka vaatii cesium 133 -atomin käydä läpi 9 192 631 770 mikroaaltosäteilyn vapauttamisjaksoa. Mittari? Se on etäisyys, jonka valo kulkee 1 / 299,792,458 sekunnissa.
Mutta massa ei ole sellaista. Mittaamme yleensä kilogrammoja painon mukaan - kuinka paljon tämä asia painaa asteikolla? Mutta se on mittaus, joka riippuu siitä, missä suoritat todellisen punnituksen. Tämä sylinteri Ranskassa painaa paljon vähemmän, jos toisit sen kuuhun, ja jopa pienen vähän enemmän tai pienen vähän vähemmän, jos toisit sen muihin maapallon osiin.
Kuten NIST selittää, uusi kilogramma perustuu massan ja energian perussuhteeseen - suhde on osittain määritelty Einsteinin E = mc ^ 2, mikä tarkoittaa, että energia on yhtä suuri kuin massa kertaa valon nopeuden neliö. Massa voidaan muuntaa energiaksi ja päinvastoin. Ja verrattuna massaan, energiaa on helpompi mitata ja määritellä erillisinä termeinä.
Se johtuu toisesta yhtälöstä, jopa vanhempi kuin E = mc ^ 2. Fyysikko Max Planck osoitti vuonna 1900, että E = hv, NIST: n mukaan. Hän osoitti, että riittävän pienessä mittakaavassa energia voi mennä ylös ja alas ja vain vaiheittain. E = hv tarkoittaa, että energia on yhtä suuri kuin "v" - jonkin hiukkasen, kuten fotonin, taajuus kerrottuna "h" - numerolla 6.62607015 × 10 ^ miinus34, joka tunnetaan myös nimellä Planckin vakio.
"v" -kohdassa E = hv on aina oltava kokonaisluku, kuten 1, 2, 3 tai 6492. Murtoluvut tai desimaalit eivät ole sallittuja. Joten, energia on luonteeltaan diskreetti, menee ylös ja alas "h" -askeleilla (6,62607015 × 10 ^ miinus34).
Uusi kilogramma tuo E = mc ^ 2: n ja E = hv: n yhteen. Tämän avulla tutkijat voivat määritellä massan Planckin vakiona, joka on muuttumaton ominaisuus maailmankaikkeudessa. Kansainvälinen tiedelaboratorioiden yhteenliittymä kokoontui tekemään tarkemmat Planckin vakion mittaukset, varmasti vain muutamassa osassa miljardia. Uuden kilogramman massa vastaa 1.4755214 kertaa 10 ^ 40 fotonin energiaa, jotka värähtelevät samoilla taajuuksilla kuin cesium 133 -atomit, joita käytetään atomikelloissa.
Se ei ole helpointa pysyä asteikolla. Mutta ideana se on paljon kannettavampi kuin platina-iridiumseoksen sylinteri.
