Η ΝΕΑ ΜΟΝΑΔΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΜΑΖΑΣ

Η ΝΕΑ ΜΟΝΑΔΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΜΑΖΑΣ

….«Με το αναθεωρημένο SI, δεν θα πρέπει να ανησυχούμε για αυτά τα πράγματα», εξηγεί ο Richard Davis, πρώην επικεφαλής του τμήματος μονάδων μάζας του BIPM που τώρα είναι σύμβουλος στο ίδιο γραφείο. Αντί να ορίζεται από τη μάζα ενός μεταλλικού κυλίνδρου, στο νέο SI το κιλό, θα βασίζεται σε μια θεμελιώδη σταθερά της κβαντικής φυσικής: τη σταθερά Planck.

Ονομασμένη από τον Max Planck η νέα μονάδα, ο οποίος ανέπτυξε την ιδέα ότι η ενέργεια έρχεται σε μικρά πακέτα που ονομάζονται quanta, η σταθερά Planck, h, συσχετίζει την ενέργεια ενός κβαντικού ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στη συχνότητά του με το διάσημο τύπο E = hν. Η σταθερά Planck συνδέεται στη συνέχεια με τη μάζα μέσω E = mc² του Einstein. Επί του παρόντος, το h έχει μετρούμενη τιμή περίπου 6,62607 × 10-34 m² kg.s^-1, αλλά οι μετρολόγοι θέλουν τώρα να καθορίσουν την αξία της σε πέτρα, με το κιλό να ορίζεται από την άποψη της τιμής αυτής.

Επομένως, θα αποχαιρετήσουμε διεθνώς την IPK, που είναι ένα φυσικά ασταθές αντικείμενο, και αντίο στην αβεβαιότητα της αξίας της σταθεράς του Planck. "Μετά τον επαναπροσδιορισμό, η  σταθερότητα της σταθεράς του Planck είναι σταθερή σε αξία, ενώ η αβεβαιότητα είναι πιο κατάλληλα ορισμένη για τη μάζα της IPK", λέει ο Stephan Schlamminger, μετρολόγος από το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας, ΗΠΑ. "Και με την σταθερή Plank να ειναι σταθερά σε αριθμητική τιμή, οι καλύτερες συσκευές θα είναι σε θέση να προσδιορίσουν το ένα κιλό, με όλο και με μεγαλύτερη ακρίβεια."

Watt

Για να ξεκινήσουμε με το δεξί πόδι, δηλαδή σωστά, είναι σημαντικό η τιμή στην οποία σταθεροποιείται η σταθερά του Planck να μετράται με όσο πιο μεγάλη ακρίβεια γίνεται σήμερα. Αυτή η ευθύνη βασίζεται σε μετρήσεις από δύο πολύ διαφορετικούς τύπους πειραμάτων. Το πρώτο από αυτά ονομάζεται ισορροπία Kibble, που κάποτε ονομαζόταν ισορροπία watt αλλά μετονομάστηκε τώρα προς τιμήν του εφευρέτη του Bryan Kibble από το Εθνικό Φυσικό Εργαστήριο του Ηνωμένου Βασιλείου, ο οποίος πέθανε το 2016. Επί του παρόντος, μόνο η Γαλλία, ο Καναδάς και οι ΗΠΑ έχουν την απαραίτητη ζυγοστάθμιση να πραγματοποιήσουν τις απαραίτητες μετρήσεις για να σταθεροποιήσουν τη σταθερά του Planck. Ωστόσο, πολλοί άλλοι εργάζονται για την οικοδόμηση των δικών τους ισορροπιών. Όπως ένα σετ τεχνολογίας υψηλής τεχνολογίας, η ισορροπία Kibble χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις που παρέχονται από ένα πηνίο σύρματος που βυθίζεται σε ένα μαγνητικό πεδίο για να ισορροπήσει μια μάζα κιλών. Ο εξοπλισμός επιτρέπει στους μετρολόγους να λαμβάνουν ακριβείς τιμές ρεύματος και τάσης, από τις οποίες μπορεί να προκύψει η σταθερά Planck.