Ένας νέος ορισμός για το χιλιόγραμμο

Πηγή:PhysicsWeb, Μάρτιος 2005

Ο ορισμός που ισχύει σήμερα για το χιλιόγραμμο (kgr) είναι ότι πρόκειται για τη μάζα ενός σώματος από κράμα λευκοχρύσου και ιριδίου που φυλάσσεται σε ειδική θήκη στο Παρίσι. Φυσικοί από τις ΗΠΑ, τη Βρετανία και τη Γαλλία, λένε ότι ο ορισμός αυτός είναι απηρχαιωμένος και πρέπει να αντικατασταθεί. Οι ερευνητές αυτοί πιστεύουν ότι είναι καιρός να ορισθεί το kgr από θεμελιώδεις σταθερές της φύσης, όπως ορίζονται και οι άλλες 6 βασικές μονάδες του SI. Και αυτό, παρά το γεγονός ότι οι προτεινόμενοι νέοι ορισμοί είναι λιγότερο ακριβείς από αυτόν που βασίζεται στο "διεθνές πρότυπο" από λευκόχρυσο και ιρίδιο. 

Το να ορίσουμε το χιλιόγραμμο με βάση το πρωτότυπο που φυλάσσεται στο Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών στο Παρίσι, σημαίνει ότι η τιμή του kgr μεταβάλλεται όταν μεταβάλλεται το πρωτότυπο. Αυτό μπορεί να συμβαίνει για παράδειγμα, αν το αντικείμενο μαζεύει σκόνη από την ατμόσφαιρα, αν καθαρίζεται παθαίνει μικροζημιές. 

Αντίθετα, οι άλλες 6 μονάδες του SΙ ορίζονται με βάση θεμελιώδεις ατομικές σταθερές. Για παράδειγμα το μέτρο ορίζεται ως η απόσταση που διανύει το φως στο κενό, σε 1/299792458 του δευτερολέπτου, και το δευτερόλεπτο ορίζεται ως η διάρκεια 9.192.631.770 περιόδων των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που εκπέμπονται κατά μια συγκεκριμένη μετάπτωση μεταξύ ηλεκτρονικών σταθμών στα άτομα του Καισίου-133. Οι ορισμοί αυτοί, επιτρέπουν στους ερευνητές να κάνουν μετρήσεις με μονάδες του SI, χωρίς να κατέχουν ένα συγκεκριμένο πρότυπο. 

Οι επιστήμονες έχουν προτείνει 2 τρόπους για να ξαναορίσουμε τη μονάδα μάζας:
Ο πρώτος βασίζεται στη σταθερά του Planck και μ' αυτόν το Kgr προσδιορίζεται ως εκείνη η μάζα που μπορεί να ισορροπηθεί μέσα στο βαρυτικό πεδίο της Γης με συγκεκριμένη μαγνητική δύναμη η οποία μετράται με μεγάλη ακρίβεια. 
Η δεύτερη τεχνική βασίζεται στη σταθερά του Avogadro, και περιλαμβάνει τη μέτρηση ενός συγκεκριμένου αριθμού ατόμων που έχουν μια συγκεκριμένη ατομική μάζα. 

Εντούτοις, πολλοί πιστεύουν ότι οποιοσδήποτε νέος ορισμός του χιλιόγραμμου δεν πρόκειται να καθιερωθεί αν προηγουμένως δεν φτάσει σε ακρίβεια τον σημερινό ορισμό, δηλαδή 1 μέρος στα 10⁸. 

Μέχρι σήμερα καμιά μέθοδος από τις προταθείσες δεν ξεπερνά σε ακρίβεια το 1 μέρος στα 10⁷. 

Ο Ian Mills όμως από το πανεπιστήμιο του Reading στο Ην. Βασίλειο και οι συνεργάτες του από το NIST των ΗΠΑ και το BIPM πιστεύουν ότι η Διεθνής Επιτροπή για τα Βάρη και τα Μέτρα (ICWM), η οποία είναι υπεύθυνη για την ενιαία χρήση των μονάδων μέτρησης διεθνώς, θα προχωρήσει και θα υιοθετήσει έναν από τους νέους ορισμούς κατά την επόμενη σύνοδό της τον Οκτώβριο του 2007. (Βλέπε το περιοδικό Metrologia 42 71).

Το να ορίσουμε ξανά το χιλιόγραμμο τώρα, θα είχε άμεσα πλεονεκτήματα, όπως η σημαντική μείωση της αβεβαιότητας στις τιμές ενός μεγάλου αριθμού άλλων σημαντικών θεμελιωδών σταθερών οι οποίες σχετίζονται στενά με το kgr. Για παράδειγμα, η ακρίβεια μερικών ηλεκτρικών μετρήσεων, όπως είναι το Volt και το Ampere, θα βελτιώνονταν κατά ένα παράγοντα 50. 

Μια παρόμοια αλλαγή έγινε το 1983, όταν αποσύρθηκε ο παλιός ορισμός του μέτρου, - ως απόσταση μεταξύ δύο συγκεκριμένων χαραγών σε μια ράβδο λευκοχρύσου.