Một kilogram 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 khối ở nhiệt độ khi băng tan (tức là 0°C)”. Năm 1799, các nhà khoa học phát hiện ra rằng thể tích nước ổn định nhất khi mật độ nước cao nhất ở 4°C, vì vậy định nghĩa của kilogam đã thay đổi thành “khối lượng của 1 decimet khối nước tinh khiết ở 4°C”. Điều này đã tạo ra một kilogam nguyên chất bằng bạch kim, kilogam được định nghĩa bằng khối lượng của nó, được gọi là kilogam lưu trữ.
Kilogram 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 bạch kim-iridi gần giống nhất với kilogram lưu trữ làm kilogram chuẩn quốc tế. Trọng lượng của “kilogram” được định nghĩa bởi một hình trụ hợp kim bạch kim-iridi (90% bạch kim, 10% iridi), có chiều cao và đường kính xấp xỉ 39 mm, hiện đang được lưu trữ trong một tầng hầm ở ngoại ô Paris.
kilogram nguyên bản quốc tế
Từ thời Khai sáng, cộng đồng đo đạc đã cam kết thiết lập một hệ thống đo đạc toàn diện. Mặc dù việc sử dụng vật thể vật lý làm chuẩn đo là một phương pháp khả thi, nhưng do vật thể vật lý dễ bị hư hại bởi các yếu tố do con người hoặc môi trường gây ra, độ ổn định sẽ bị ảnh hưởng, và cộng đồng đo đạc luôn muốn từ bỏ phương pháp này càng sớm càng tốt.
Sau khi kilogam áp dụng định nghĩa kilogam quốc tế ban đầu, có một câu hỏi mà các nhà đo lường học rất quan tâm: định nghĩa này ổn định đến mức nào? Liệu nó có thay đổi theo thời gian?
Cần phải nói rằng câu hỏi này đã được đặt ra ngay từ đầu khi định nghĩa đơn vị khối lượng kilogam. Ví dụ, khi kilogam được định nghĩa vào năm 1889, Cục Đo lường Quốc tế đã sản xuất 7 quả cân kilogam bằng hợp kim bạch kim-iridi, trong đó có một quả cân kilogam quốc tế nguyên bản được sử dụng để định nghĩa đơn vị khối lượng kilogam, và 6 quả cân khác được làm từ cùng vật liệu và cùng quy trình được sử dụng làm chuẩn 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 độ 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 các hằng số vật lý đã được đề xuất. Việc sử dụng các hằng số để định nghĩa các đơn vị đo lường có nghĩa là những định nghĩa này sẽ đáp ứng nhu cầu của thế hệ khám phá khoa học tiếp theo.
Theo số liệu chính thức của Cục Đo lường Quốc tế, trong 100 năm từ 1889 đến 2014, độ ổn định chất lượng của các loại kilogam gốc khác và kilogam gốc quốc tế đã thay đổi khoảng 50 microgam. Điều này cho thấy có vấn đề về tính 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 lớn đến một số ngành công nghiệp cao cấp.
Nếu sử dụng các hằng số vật lý cơ bản để thay thế chuẩn vật lý kilogam, 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 Đo lường Quốc tế đã soạn thảo một khuôn khổ về việc sử dụng các hằng số vật lý cơ bản để định nghĩa một số đơn vị cơ bản của Hệ thống Đơn vị Quốc tế. Ủy ban khuyến nghị nên sử dụng hằng số Planck để định nghĩa đơn vị khối lượng kilogam, và khuyến khích các phòng thí nghiệm cấp quốc gia có năng lực thực hiện các nghiên cứu khoa học liên quan.
Do đó, tại Hội nghị Đo lường Quốc tế năm 2018, các nhà khoa học đã bỏ phiếu chính thức loại bỏ mẫu chuẩn kilogram quốc tế và thay thế hằng số Planck (ký hiệu h) bằng tiêu chuẩn mới để định nghĩa lại "kg".
Thời gian đăng bài: 05/03/2021