Kilogram više nije stvar. Umjesto toga, to je apstraktna ideja o svjetlu i energiji.
Od danas (20. svibnja) fizičari su zamijenili stari kilogram - 130-godišnji cilindrični platinid-iridijev težine 2,2 kilograma (1 kilogram) koji je sjedio u sobi u Francuskoj - apstraktnim, nepromjenjivim mjerenjima na temelju četveronoša čestice svjetla i Planckova konstanta (temeljna značajka našeg svemira).
U jednom smislu ovo je veliko (i iznenađujuće teško) postignuće. Kilogram je sada zauvijek fiksiran. Ne može se mijenjati s vremenom jer cilindar ovdje gubi atom ili atom. To znači da bi ljudi mogli komunicirati ovoj jedinici mase, u smislu sirove znanosti, svemirskim izvanzemaljcima. Kilogram je sada jednostavna istina, ideja koju je moguće prenijeti bilo gdje u svemiru, a da se ne mučite ponijeti cilindar sa sobom.
I dalje ... pa što? Praktično, novi kilogram teži do nekoliko dijelova na milijardu, točno onoliko koliko je imao stari kilogram. Ako ste jučer težili 93 kilograma (204 kilograma), danas i sutra ćete težiti 93 kilograma. Tek će u nekoliko uskih znanstvenih primjena nova definicija donijeti bilo kakvu razliku.
Ono što je ovdje zapravo fascinantno nije da će se, praktično govoreći, promijeniti način na koji većina nas koristi kilogram. Koliko je prokleto teško uopće se pokazalo strogo definirati jedinicu mase.
Druge temeljne sile odavno su shvaćene u smislu temeljne stvarnosti. Trenutak vremena? Jednom ga je, prema Nacionalnom institutu za standarde i tehnologiju (NIST), definirao u smislu promjene ljuljačka sata. Ali sada znanstvenici sekundu shvaćaju koliko vremena atom cezija 133 prolazi kroz 9.192.631.770 ciklusa oslobađanja mikrovalnog zračenja. Metar? To je svjetlost udaljenosti koja putuje u 1/299.792.458. Sekunde.
Ali masa nije takva. Mi obično mjerimo kilograme u odnosu na težinu - koliko se ova stvar gura na ljestvici? Ali to je mjerenje koje ovisi o mjestu gdje obavljate stvarno vaganje. Taj bi cilindar u Francuskoj težio puno manje da ste ga donijeli na Mjesec, a čak i nešto manje ili malo manje, ako biste ga doveli u druge dijelove Zemlje.
Kao što objašnjava NIST, novi kilogram temelji se na temeljnom odnosu mase i energije - odnos koji je djelomično naveden u Einsteinovoj E = mc ^ 2, što znači da je energija jednaka masi koja je veća od kvadratne brzine svjetlosti. Masa se može pretvoriti u energiju i obrnuto. A u usporedbi s masom, energiju je lakše mjeriti i definirati diskretnim riječima.
To je zahvaljujući drugoj jednadžbi, čak starijoj od E = mc ^ 2. Fizičar Max Planck pokazao je 1900. godine da je E = hv, prema NIST-u. Pokazao je da, u dovoljno malom razmjeru, energija može ići gore-dolje i to samo u koracima. E = hv znači da je energija jednaka "v" - frekvencija neke čestice, poput fotona - pomnožena s "h" - brojem 6.62607015 × 10 ^ minus34, poznatim i kao Planckova konstanta.
"v" u E = hv uvijek mora biti cijeli broj, poput 1, 2, 3 ili 6 492. Nisu dopušteni ulomci ili decimalni brojevi. Dakle, energija je po svojoj naravi diskretna, ide gore i dolje u koracima od "h" (6,62607015 × 10 ^ minus34).
Novi kilogram donosi E = mc ^ 2 i E = hv. To omogućava znanstvenicima da definiraju masu u smislu Planckove stalne, nepromjenjive osobine svemira. Međunarodna koalicija znanstvenih laboratorija okupila se kako bi napravila najpreciznija mjerenja Planckove konstante još, koja bi iznosila samo nekoliko dijelova po milijardi. Masa novog kilograma odgovara energiji 1,4755214 puta 10 ^ 40 fotona koji osciliraju istim frekvencijama kao cezijevi 133 atomi koji se koriste u atomskim satovima.
Nije najlakše držati se na skali. No, kao ideja, puno je prijenosniji od cilindra od legure platine-iridija.
