Một kilôgam nặng bao nhiêu? Các nhà khoa học đã nghiên cứu vấn đề tưởng chừng đơn giản này trong hàng trăm năm.
Năm 1795, Pháp ban hành luật quy định "gam" là "khối lượng tuyệt đối của nước trong một khối lập phương có thể tích bằng một phần trăm mét ở nhiệt độ khi băng tan (tức là 0°C)". Năm 1799, các nhà khoa học phát hiện ra rằng thể tích của nước ổn định nhất khi mật độ của nước cao nhất ở 4°C, do đó định nghĩa về kilôgam đã thay đổi thành "khối lượng của 1 đềximét khối nước tinh khiết ở 4°C". Điều này đã tạo ra một kilôgam nguyên chất bằng bạch kim nguyên chất, kilôgam được định nghĩa là bằng khối lượng của nó, được gọi là kilôgam lưu trữ.
Kilôgam lưu trữ này đã được sử dụng làm chuẩn mực trong 90 năm. Năm 1889, Hội nghị Đo lường Quốc tế lần thứ nhất đã phê duyệt một bản sao hợp kim platinum-iridi gần giống nhất với kilôgam lưu trữ làm kilôgam gốc quốc tế. Trọng lượng "kilôgam" được định nghĩa bằng một hình trụ hợp kim platinum-iridi (90% platinum, 10% iridi), có chiều cao và đường kính khoảng 39 mm, hiện đang được lưu trữ trong một tầng hầm ở ngoại ô Paris.
Kilôgam gốc quốc tế
Kể từ thời Khai sáng, cộng đồng đo đạc đã cam kết thiết lập một hệ thống đo đạc toàn cầu. Mặc dù việc sử dụng vật thể vật lý làm chuẩn đo lường là một cách khả thi, nhưng do vật thể vật lý dễ bị hư hỏng bởi các yếu tố nhân tạo hoặc môi trường, độ ổn định sẽ bị ảnh hưởng, và cộng đồng đo đạc luôn muốn loại bỏ phương pháp này càng sớm càng tốt.
Sau khi kilôgam được áp dụng định nghĩa kilôgam quốc tế ban đầu, có một câu hỏi mà các nhà đo lường học rất quan tâm: định nghĩa này có ổn định không? Liệu nó có thay đổi theo thời gian không?
Cần phải nói rằng câu hỏi này đã được đặt ra ngay từ đầu khi định nghĩa đơn vị khối lượng kilôgam. Ví dụ, khi kilôgam được định nghĩa vào năm 1889, Cục Cân đo Quốc tế đã sản xuất 7 quả cân kilôgam hợp kim bạch kim-iridi, một trong số đó là kilôgam Quốc tế. Kilôgam ban đầu được sử dụng để định nghĩa đơn vị khối lượng kilôgam, và 6 quả cân khác được làm từ cùng một vật liệu và cùng một quy trình được sử dụng làm chuẩn mực thứ cấp để kiểm tra xem có sự sai lệch theo thời gian giữa chúng hay không.
Đồng thời, với sự phát triển của công nghệ chính xác cao, chúng ta cũng cần những phép đo ổn định và chính xác hơn. Do đó, một kế hoạch định nghĩa lại đơn vị cơ bản quốc tế bằng hằng số vật lý đã được đề xuất. Việc sử dụng hằng số để định nghĩa đơn vị đo lường đồng nghĩa với việc những định nghĩa này sẽ đáp ứng nhu cầu của thế hệ khám phá khoa học tiếp theo.
Theo dữ liệu chính thức của Cục Cân đo Quốc tế, trong 100 năm từ 1889 đến 2014, độ đồng nhất về chất lượng của các kilôgam nguyên bản khác và kilôgam nguyên bản quốc tế đã thay đổi khoảng 50 microgam. Điều này cho thấy có vấn đề về độ ổn định của chuẩn mực vật lý của đơn vị chất lượng. Mặc dù sự thay đổi 50 microgam nghe có vẻ nhỏ, nhưng nó lại có tác động rất lớn đến một số ngành công nghiệp cao cấp.
Nếu các hằng số vật lý cơ bản được sử dụng để thay thế chuẩn vật lý kilôgam, tính ổn định của đơn vị khối lượng sẽ không bị ảnh hưởng bởi không gian và thời gian. Do đó, vào năm 2005, Ủy ban Cân đo Quốc tế đã soạn thảo một khuôn khổ cho việc sử dụng các hằng số vật lý cơ bản để xác định một số đơn vị cơ bản của Hệ thống Đơn vị Quốc tế. Khuyến nghị sử dụng hằng số Planck để xác định đơn vị khối lượng kilôgam, và khuyến khích các phòng thí nghiệm quốc gia có năng lực thực hiện các nghiên cứu khoa học liên quan.
Do đó, tại Hội nghị quốc tế về đo lường năm 2018, các nhà khoa học đã bỏ phiếu chính thức ngừng sử dụng nguyên mẫu quốc tế kilôgam và thay đổi hằng số Planck (ký hiệu h) làm tiêu chuẩn mới để định nghĩa lại "kg".
Thời gian đăng: 05-03-2021