Το κιλό δεν είναι ένα κιλό λέει μια έρευνα

Πηγή: ABC News, 24 Νοεμβρίου 2004

Για δεκαετίες παίρναμε τη μάζα ενός χιλιόγραμμου λάθος, σύμφωνα με τους επιστήμονες που λένε τώρα ότι έχουν βρει έναν ακριβέστερο τρόπο για να το υπολογίζουν. Η διαφορά είναι πολύ μικρή στην πραγματικότητα. Αλλά αυτό ενδιαφέρει τους ειδικούς επιστήμονες της μετρολογίας, που μελετούν τις μετρήσεις και ορίζουν τι είναι ένα χιλιόγραμμο ή γραμμάριο. 

Η έρευνα από το Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών, που εδρεύει στη Γαλλία, και το Ερευνητικό Ίδρυμα της Κορέας των Προτύπων και της Επιστήμης δημοσιεύθηκε στο πιο πρόσφατο τεύχος του περιοδικού Metrologia.

Οι επιστήμονες αυτοί έχουν μετρήσει τη μάζα με πολύ μεγάλη ακρίβεια εξετάζοντας την πυκνότητα του αέρα, που και τα δύο σχετίζονται με την άνωση στον αέρα.

Δύο αντικείμενα της ίδιας μάζας ζυγίζουν το ίδιο στο κενό. Αλλά η άνωση του αέρα κάνει μερικά αντικείμενα να είναι πιο ελαφριά από κάποια άλλα. Για να διορθώσουν το πρόβλημα αυτό, οι επιστήμονες χρειάζονται μια πολύ ακριβή μέτρηση της πυκνότητας του αέρα.

Για να μετρήσουν όμως την πυκνότητα του αέρα έπρεπε οι ερευνητές να υπολογίσουν την ποσότητα του ευγενούς αερίου αργού, ένα αδρανές αέριο που βρίσκεται στην ατμόσφαιρα.

Από τους υπολογισμούς τους, η πυκνότητα του αέρα διέφερε από τις προηγούμενες μετρήσεις κατά 0.01%.

Αυτό φυσικά το νούμερο δεν μοιάζει να είναι μεγάλο. Αλλά είναι για τους επιστήμονες που προσπαθούν τώρα να καθορίσουν το πρότυπο για ένα χιλιόγραμμο, που είναι τώρα λάθος, περίπου, 15 μέρη ανά δισεκατομμύριο.

Πόσο ζυγίζει ένα κιλό;

Ο αυστραλός ερευνητής της ατμοσφαιρικής χημείας καθηγητής David Griffith, από το Πανεπιστήμιο Wollongong ανέφερε ότι το πρότυπο της μάζας για ένα χιλιόγραμμο είναι ένας κύλινδρος από λευκόχρυσο και ιρίδιο που βρίσκεται σε έναν υπόγειο θάλαμο στο Παρίσι.

"Ο χρόνος και το φορτίο βασίζονται σε θεμελιώδη μεγέθη, όπως είναι η ταχύτητα του φωτός και το φορτίο ενός ηλεκτρονίου. Η μάζα όμως βασίζεται ακόμα σε ένα χειροποίητο αντικείμενο", λέει ο Griffith.

"Η ταχύτητα του φωτός είναι γνωστή με μια ακρίβεια 10 φορές μεγαλύτερη", συνεχίζει ο ίδιος.

Ο Griffith ανέφερε ότι οι μετρήσεις του αργού, η πρώτη που έγινε μετά το 1969, έγιναν επειδή οι επιστήμονας έβλεπαν μια ανακολουθία στη μάζα. 

"Δεν θα μπορούσαν να ζυγίζουν τα πράγματα με ακρίβεια", εξήγησε.

"Εάν αγοράσετε κάτι από ένα έμπορο, τότε μερικά νανογραμμάρια πάνω ή κάτω δεν πειράζουν. Αλλά αυτό είναι πρόβλημα για τις βασικές αρχές της φυσικής".

Η χημεία όλων των πραγμάτων

Ο Δρ Laurie Besley, διευθυντής στο Εθνικό Ίδρυμα Μετρήσεων της Αυστραλίας, λέει ότι το πρότυπο ήταν σημαντικό στην ανάλυση της χημικής σύνθεσης των αερίων και των καθαρών χημικών ουσιών.

Και συνέχισε ότι υπήρχε ανάγκη να αναπτυχθεί κάτι το θεμελιώδης για τη μάζα που να μην συνδέεται με κανένα αντικείμενο, το στάνταρτ αντικείμενο στο Παρίσι.

"Εάν πέσει μια βόμβα, ή το Παρίσι εξαφανιζόταν με μια πυρηνική έκρηξη, θα έχετε χάσει το πρότυπο σας", είπε.

Δοκιμή του νέου βάρους

Οι επιστήμονες τώρα από το Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών και ο αντίστοιχος γερμανικός οργανισμός, εξέτασαν τη νέα ανακάλυψη και παρατήρησαν ότι πράγματι έδινε ακριβέστερες μετρήσεις.

Συγκεκριμένα, σύγκριναν το βάρος ενός κοίλου κυλίνδρου και ενός σωλήνα με λεπτά τοιχώματα από ανοξείδωτο χάλυβα, χρησιμοποιώντας την εξίσωση για τον καθορισμό της μάζας βασισμένη στην πυκνότητα του αέρα, πριν και μετά από τη διόρθωση για το αποτέλεσμα του αργού.

Τα αποτελέσματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο ίδιο τεύχος του περιοδικού, συμφώνησαν ότι η ποσότητα του αργού στον αέρα είχε υποτιμηθεί και το νέο αποτέλεσμα ήταν ακριβέστερο.