Kilograms vairs nav lieta. Tā vietā tā ir abstrakta ideja par gaismu un enerģiju.
Sākot no šodienas (20. maija), fiziķi veco kilogramu - 130 gadus vecu platīna iridija cilindru, kas sver 2,2 mārciņas (1 kilogramu), sēžot istabā Francijā, ir aizstājuši ar abstraktu, nemainīgu mērījumu, kas balstīts uz kvadriljoniem gaismas daļiņas un Planka konstante (mūsu Visuma pamatiezīme).
Vienā ziņā tas ir grandiozs (un pārsteidzoši grūts) sasniegums. Tagad kilograms ir noteikts mūžīgi. Laika gaitā tas nevar mainīties, jo cilindrs zaudē atomu šeit vai atomu. Tas nozīmē, ka cilvēki varētu paziņot šo masas vienību kosmosa citplanētiešiem attiecībā uz neapstrādātu zinātni. Tagad kilograms ir vienkārša patiesība, ideja, kuru var pārvadāt jebkur Visumā, neuztraucoties paņemt sev līdzi balonu.
Un tomēr… nu kas? Praktiski runājot, jaunais kilograms sver dažās miljardās daļās tieši tikpat daudz, cik vecais kilograms. Ja vakar jūs svērāt 93 kilogramus (204 mārciņas), šodien un rīt jūs svērsit 93 kilogramus. Tikai dažos šauros zinātniskajos pielietojumos jaunā definīcija mainīs.
Šeit patiešām fascinē tas, ka praktiski runājot, mainīsies veids, kā vairums no mums lieto kilogramus. Cik sasodīti grūti izrādījās, ka vispār stingri jānosaka masas vienība.
Citi fundamentālie spēki jau sen ir saprasti kā pamata realitāte. Laika sekundi? Kādreiz, kā norāda Nacionālais standartu un tehnoloģijas institūts (NIST), tas tika definēts svārsta pulksteņa šūpoļu izteiksmē. Bet tagad zinātnieki sekundi saprot kā laiku, kas vajadzīgs cezija 133 atomam, lai izietu 9,192,631,770 mikroviļņu starojuma atbrīvošanas ciklus. Metru? Tas ir tālais attālums, ko gaisma veic 1 / 299,792,458 no sekundes.
Bet masa nav tāda. Mēs parasti mēram kilogramus svara izteiksmē - cik daudz šī lieta nospiež uz skalas? Bet tas ir mērījums, kas atkarīgs no faktiskās svēršanas vietas. Šis balons Francijā sver daudz mazāk, ja jūs to atnesīsit uz Mēness, un pat nedaudz vairāk vai pat mazliet mazāk, ja jūs to atvedat uz citām Zemes vietām.
Kā skaidro NIST, jaunais kilograms ir balstīts uz pamata attiecībām starp masu un enerģiju - šīs attiecības daļēji ir aprakstītas Einšteina E = mc ^ 2, kas nozīmē, ka enerģija ir vienāda ar masu un gaismas kvadrāta ātrumu. Masu var pārveidot enerģijā un otrādi. Un, salīdzinot ar masu, enerģiju ir vieglāk izmērīt un definēt diskrēti.
Tas ir pateicoties citam vienādojumam, pat vecākam par E = mc ^ 2. Fiziķis Makss Planks 1900. gadā parādīja, ka E = hv, saskaņā ar NIST. Viņš parādīja, ka pietiekami mazā apjomā enerģija var iet uz augšu un uz leju, un tikai pakāpieniem. E = hv nozīmē, ka enerģija ir vienāda ar "v" - dažu daļiņu, piemēram, fotona, frekvence, reizināta ar "h" - skaitlis 6.62607015 × 10 ^ mīnus34, kas pazīstams arī kā Planka konstante.
"v" E = hv vienmēr ir vesels skaitlis, piemēram, 1, 2, 3 vai 6492. Nav atļauts izmantot frakcijas vai decimāldaļas. Tātad enerģija pēc savas būtības ir diskrēta, augot un lejup pa soli "h" (6,62607015 × 10 ^ mīnus34).
Jaunais kilograms apvieno E = mc ^ 2 un E = hv. Tas ļauj zinātniekiem noteikt masu pēc Planka konstantes, nemainīgas Visuma iezīmes. Starptautiskā zinātnes laboratoriju koalīcija pulcējās, lai visprecīzāk novērtētu Planka konstantu, tomēr tikai dažās daļās uz miljardu. Jaunā kilograma masa atbilst 1,4755214 reizes 10 ^ 40 fotonu enerģijai, kas svārstās ar tādām pašām frekvencēm kā cēzija 133 atomi, ko izmanto atomu pulksteņos.
Tas nav vieglākais, ja pieturies pie mēroga. Bet, kā ideja, tas ir daudz pārnēsājams nekā platīna-iridija sakausējuma cilindrs.
