Početak nove ere

Od svibnja 2019. godine masa kilograma više se ne temelji na međunarodnom prototipu kilograma (eng. International Prototype Kilogram (IPK)) koji se nalazi u Parizu. Sada je definirana uz primjenu osnovnih fizikalnih konstanta. Tvrtka METTLER TOLEDO odigrala je odlučujuću ulogu u ovoj povijesnoj promjeni.

Koliko točno teži jedan kilogram? U Međunarodnom sustavu mjernih jedinica (SI) nedavno su redefinirane osnovne mjerne jedinice koje se sada izvode iz osnovnih fizikalnih konstanta. 

Dosada je IPK u Parizu služio kao referenca za masu jednog kilograma. Međutim, masa metalnog cilindra promijenila se tijekom mnogo desetljeća. Razlika između mase IPK-a i mase nacionalnih kilograma diljem svijeta izmaknula je kontroli. U svijetu mjeriteljstva ta je situacija bila neodrživa.

Stotine znanstvenika diljem svijeta radilo je na reviziji kilograma više desetljeća. Brojni zaposlenici tvrtke METTLER TOLEDO u tom su projektu sudjelovali otpočetka. „Ovo je najveća revolucija u svijetu mjeriteljstva u preko 200 godina”, izjavio je Luis Cachon, voditelj Odjela za zakonsko mjeriteljstvo tvrtke Mettler Toledo.

Tvrtka METTLER TOLEDO značajno je doprinijela dvama rješenjima koja su se koristila za novu definiciju. Primjerice, kroz razvoj M_one, komparatora mase za umjeravanje utega do najvećih mogućih razina preciznosti.Nacionalni mjeriteljski instituti poput poznatog Njemačkog instituta za mjeriteljstvo (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB) u Njemačkoj rabe M_one za određivanje mase novih sferičnih referentnih objekata od ultračistog silicija. Prednost monokristalnog silicija je činjenica da je njegova atomska struktura ravnomjerno raspoređena kroz cijeli kristal. Nakon mjerenja volumena i površine silicijske sfere znanstvenici mogu odrediti koliko atoma ona sadrži. Sukladno tome, kilogram se može definirati na temelju broja njegovih atoma i više ne ovisi o lokalnoj referentnoj masi. Mjeriteljski instituti diljem svijeta opremljeni tom tehnologijom mogu duplicirati taj proces. „Svatko tko ima potrebnu opremu može manje ili više proizvesti svoj kilogram”, potvrdio je Javier Levitt iz Laboratorijskog odjela.

Drugi način za definiranje kilograma je primjena vatne vage. Na švicarskom Saveznom mjeriteljskom institutu (METAS) u Bernu fizičari rabe vatnu vagu za uspoređivanje mehaničke i električne energije. Vaga se služi elektromagnetskom silom za suspenziju mase. I u tom se eksperimentu rabi mjerna ćelija tvrtke METTLER TOLEDO uz komparator mase M_one koji je neophodan za prijenos kilograma.

Različiti nacionalni mjeriteljski instituti mogu birati koju od dviju varijanta žele rabiti. „Općenito govoreći, svođenje svega na osnovne prirodne konstante osigurava stabiliziranje jedinice kilograma”, izjavio je Luis Cachon. „Poboljšanja točnosti u određivanju mase napreduju istom brzinom kao i tehnološki napredak.”

Međutim, za potrošače se ništa neće promijeniti. Ova redefinicija nema nikakav utjecaj na svakodnevni život izvan mjeriteljskih instituta. Ali što će se dogoditi s međunarodnim prototipom kilograma nakon 20. svibnja? Plan je da ostane ondje gdje je i trenutačno pohranjen – u Međunarodnom uredu za utege i mjere (BIPM). Stabilnost njegove mase i dalje će se povremeno mjeriti.