Co z tym kilogramem?

Rozwijająca się wymiana handlowa wymagała jednak unifikacji jednostek masy. I tak w roku 1889 przyjęto definicję kilograma jako jednostki masy równej masie międzynarodowego prototypu kilograma, przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w Sevres. Wzorzec ten został wykonany ze stopu platyny i irydu o kształcie walca, średnicy równej wysokości wynoszącej około 39 mm. To taki „ostatni Mohikanin” wśród wzorców mający postać materialną bowiem pozostałe jednostki są odtwarzane z wykorzystaniem zjawisk fizycznych. Materialna postać wzorca powoduje jednak pewne kłopoty. Otóż dokładne pomiary tego wzorca wykazały ubytek jego masy, co pewnie wiążę się z okresową konserwacją tj. z czyszczeniem i myciem. Ten sam problem mają wszystkie inne kraje posiadające krajowe wzorce masy 1 kg. Polski wzorzec o numerze 51 zakupiony przez GUM w 1952 roku z pewnością też cierpi na tę przypadłość.

Powyższy fakt spowodował, że rozpoczęto prace nad nową definicją kilograma. Pomysły na nowy wzorzec były różne. Zespół naukowców niemieckich z PTB Braunschweig chciał zastąpić dotychczasowy wzorzec walcowy kulą (żeby nie było kantów) wykonaną z krzemu. Natomiast Amerykanie optowali za wykorzystaniem tzw. wagi Watta. Jednakże zwyciężyła jeszcze inna koncepcja. Mianowicie na XXVI Generalnej Konferencji Miar, która odbyła się w połowie listopada 2018 roku przyjęto następującą definicję kilograma:

Kilogram jest to jednostka masy w SI. Jest ona zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej stałej Plancka h wynoszącej 6,62607015 x 10^-34 wyrażonej w jednostce Js, która jest równa kgm² s^-1 przy czym metr i sekunda są zdefiniowane za pomocą c i ΔνCs (prędkości światła i częstotliwości drgań atomu cezu).

Ta definicja określa jednostkę kgm² s^-1(np. dla momentu pędu). W nawiązaniu do aktualnych definicji metra i sekundy można odtworzyć jednostkę masy wyrażoną przy użyciu stałej Plancka.

Na tej konferencji podjęto także decyzje o redefinicji układu jednostek SI. Zmiany dotyczą czterech jednostek miar tzn. kilograma, ampera, mola i kelwina. Jednocześnie nastąpiło przeredagowanie tekstów wszystkich definicji w celu uzyskania ich jednolitej struktury. Termin obowiązywania nowych definicji ustalono na maj 2019.

Podstawowe pytanie związane z nowymi definicjami brzmi: Co zmieni redefinicja jednostek SI?

Dla zdecydowanej większości ludzi redefinicja SI niczego w praktyce nie zmieni. Natomiast w nauce, oświacie i przemyśle zmiany z pewnością będą. Pamiętajmy, że wszystkie jednostki miar zarówno podstawowe jak i wtórne będą teraz wynikać ze stałych podstawowych. Oznacza to, nie będzie potrzeby ciągłej zmiany wzorców o charakterze materialnym. Stałość wzorców oznacza również pojawienie się dokładniejszych przyrządów, a przez to lepsze możliwości poznawcze w nauce i postępy w nowych technologiach (nanotechnologie). Wydaje się, że istotne zmiany obejmą także programy nauczania na studiach (fizyka, chemia) a nawet w szkołach. Niełatwe zadanie czeka nauczycieli akademickich i szkolnych, którzy będą musieli pogłębić swoją wiedzę np. z mechaniki kwantowej i umieć w przystępny sposób ją przekazać słuchaczom i uczniom. Zmiany wynikłe z redefinicji obejmą też krajowe urzędy ds. miar (tzw. NMI). W Polsce taką jednostką jest GUM (Główny Urząd Miar). Będą musiały powstać nowe stanowiska odtwarzające w nowy sposób jednostki miar. Nie obejdzie się bez potrzeby zrealizowania dodatkowych badań z tym problemem związanych.
W związku z powyższym już teraz GUM będzie budować swoje zaplecze laboratoryjne i badawcze w ramach programu Kampus w nowym miejscu (w Warszawie nie ma na to warunków) na terenie Kielc (finansowanie głównie unijne). W ramach tego projektu powstaną laboratoria nie tylko dla pomiarów masy, ale i: akustyki i drgań, czasu i częstotliwości, długości, chemii, elektryczności i magnetyzmu, fotometrii i radiometrii, promieniowania jonizującego, termometrii, i technologii cyfrowych.

W artykule wykorzystano informacje zamieszczone na stronie internetowej GUM.

wzorzec jednego kilograma