یک کیلوگرم چقدر وزن دارد؟ دانشمندان صدها سال است که این مسئله به ظاهر ساده را بررسی کرده‌اند.
در سال ۱۷۹۵، فرانسه قانونی را تصویب کرد که در آن «گرم» به عنوان «وزن مطلق آب در مکعبی که حجم آن برابر با یک صدم متر در دمای ذوب یخ (یعنی ۰ درجه سانتیگراد) است» تعریف شده بود. در سال ۱۷۹۹، دانشمندان کشف کردند که حجم آب زمانی پایدارترین حالت خود را دارد که چگالی آب در دمای ۴ درجه سانتیگراد بیشترین مقدار را داشته باشد، بنابراین تعریف کیلوگرم به «جرم ۱ دسی‌متر مکعب آب خالص در ۴ درجه سانتیگراد» تغییر یافت. این امر منجر به تولید یک کیلوگرم خالص پلاتینی شد که کیلوگرم برابر با جرم آن تعریف می‌شود و به آن کیلوگرم بایگانی می‌گویند.
این کیلوگرم بایگانی‌شده به مدت ۹۰ سال به عنوان معیار استفاده شده است. در سال ۱۸۸۹، اولین کنفرانس بین‌المللی مترولوژی، یک نمونه‌ی مشابه از آلیاژ پلاتین-ایریدیوم را که به کیلوگرم بایگانی‌شده نزدیک‌تر بود، به عنوان کیلوگرم اصلی بین‌المللی تصویب کرد. وزن «کیلوگرم» با یک استوانه از آلیاژ پلاتین-ایریدیوم (۹۰٪ پلاتین، ۱۰٪ ایریدیوم) تعریف می‌شود که تقریباً ۳۹ میلی‌متر ارتفاع و قطر دارد و در حال حاضر در زیرزمینی در حومه پاریس نگهداری می‌شود.
کیلوگرم اصلی بین‌المللی
از عصر روشنگری، جامعه نقشه‌برداری متعهد به ایجاد یک سیستم نقشه‌برداری جهانی بوده است. اگرچه این یک روش عملی برای استفاده از جسم فیزیکی به عنوان معیار اندازه‌گیری است، اما از آنجا که جسم فیزیکی به راحتی توسط عوامل انسانی یا محیطی آسیب می‌بیند، پایداری تحت تأثیر قرار می‌گیرد و جامعه اندازه‌گیری همیشه می‌خواسته است که این روش را در اسرع وقت کنار بگذارد.
پس از اینکه کیلوگرم تعریف اولیه بین‌المللی کیلوگرم را پذیرفت، سوالی مطرح می‌شود که مترولوژیست‌ها بسیار نگران آن هستند: این تعریف چقدر پایدار است؟ آیا با گذشت زمان تغییر خواهد کرد؟
باید گفت که این سوال در ابتدای تعریف واحد جرم کیلوگرم مطرح شده بود. به عنوان مثال، هنگامی که کیلوگرم در سال ۱۸۸۹ تعریف شد، دفتر بین‌المللی اوزان و مقیاس‌ها ۷ وزنه کیلوگرم از جنس آلیاژ پلاتین-ایریدیوم تولید کرد که یکی از آنها کیلوگرم بین‌المللی اصلی برای تعریف واحد جرم کیلوگرم استفاده می‌شود و ۶ وزنه دیگر که از همان جنس و با همان فرآیند ساخته شده‌اند، به عنوان معیارهای ثانویه برای بررسی وجود اختلاف در طول زمان بین یکدیگر استفاده می‌شوند.
همزمان، با توسعه فناوری با دقت بالا، به اندازه‌گیری‌های پایدارتر و دقیق‌تری نیز نیاز داریم. بنابراین، طرحی برای تعریف مجدد واحد پایه بین‌المللی با ثابت‌های فیزیکی ارائه شد. استفاده از ثابت‌ها برای تعریف واحدهای اندازه‌گیری به این معنی است که این تعاریف نیازهای نسل بعدی اکتشافات علمی را برآورده خواهند کرد.
طبق داده‌های رسمی دفتر بین‌المللی اوزان و مقیاس‌ها، در ۱۰۰ سال از ۱۸۸۹ تا ۲۰۱۴، ثبات کیفیت سایر کیلوگرم‌های اصلی و کیلوگرم اصلی بین‌المللی حدود ۵۰ میکروگرم تغییر کرده است. این نشان می‌دهد که مشکلی در پایداری معیار فیزیکی واحد کیفیت وجود دارد. اگرچه تغییر ۵۰ میکروگرم کوچک به نظر می‌رسد، اما تأثیر زیادی بر برخی از صنایع سطح بالا دارد.
اگر از ثابت‌های فیزیکی پایه برای جایگزینی معیار فیزیکی کیلوگرم استفاده شود، پایداری واحد جرم تحت تأثیر فضا و زمان قرار نخواهد گرفت. بنابراین، در سال ۲۰۰۵، کمیته بین‌المللی اوزان و مقیاس‌ها چارچوبی را برای استفاده از ثابت‌های فیزیکی پایه برای تعریف برخی از واحدهای اساسی سیستم بین‌المللی واحدها تدوین کرد. توصیه می‌شود که از ثابت پلانک برای تعریف واحد جرم کیلوگرم استفاده شود و آزمایشگاه‌های ذیصلاح در سطح ملی تشویق می‌شوند تا کارهای تحقیقاتی علمی مرتبط را انجام دهند.
بنابراین، در کنفرانس بین‌المللی مترولوژی ۲۰۱۸، دانشمندان به طور رسمی به از رده خارج کردن نمونه اولیه بین‌المللی کیلوگرم رأی دادند و ثابت پلانک (نماد h) را به عنوان استاندارد جدید برای تعریف مجدد «کیلوگرم» تغییر دادند.
زمان ارسال: ۵ مارس ۲۰۲۱