กิโลกรัมไม่ได้เป็นอีกต่อไปแล้ว แต่มันเป็นแนวคิดที่เป็นนามธรรมเกี่ยวกับแสงและพลังงาน
ณ วันนี้ (20 พ.ค. ) นักฟิสิกส์ได้แทนที่กระบอกสูบเก่า - กระบอกสูบทองคำอิริเดียม 130 ปีน้ำหนัก 2.2 ปอนด์ (1 กิโลกรัม) นั่งอยู่ในห้องในฝรั่งเศส - ด้วยการวัดที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงบนพื้นฐานของรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสของ อนุภาคแสงและค่าคงตัวของพลังค์ (เป็นคุณสมบัติพื้นฐานของจักรวาลของเรา)
ในแง่หนึ่งนี่คือความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ (และยากอย่างน่าประหลาดใจ) กิโลกรัมได้รับการแก้ไขตลอดไปในขณะนี้ มันไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากกระบอกสูญเสียอะตอมที่นี่หรืออะตอมที่นั่น นั่นหมายความว่ามนุษย์สามารถสื่อสารหน่วยมวลนี้ในแง่ของวิทยาศาสตร์ดิบเพื่อมนุษย์ต่างดาวในอวกาศ กิโลกรัมนี้เป็นความจริงง่ายๆความคิดที่สามารถนำติดตัวไปได้ทุกที่ในจักรวาลโดยไม่ต้องกังวลที่จะนำกระบอกสูบติดตัวไปด้วย
และยัง ... เพื่ออะไร ในทางปฏิบัติพูดใหม่กิโลกรัมน้ำหนักภายในไม่กี่ส่วนต่อพันล้านเท่าพอ ๆ กับกิโลกรัมเก่า หากคุณชั่งน้ำหนัก 93 กิโลกรัม (204 ปอนด์) เมื่อวานนี้คุณจะมีน้ำหนัก 93 กิโลกรัมในวันนี้และวันพรุ่งนี้ ในการใช้งานทางวิทยาศาสตร์แคบ ๆ เพียงไม่กี่คำนิยามใหม่จะสร้างความแตกต่างใด ๆ
สิ่งที่น่าสนใจจริงๆที่นี่ไม่ใช่การพูดจริง ๆ แล้ววิธีที่พวกเราส่วนใหญ่ใช้กิโลกรัมจะเปลี่ยนไป มันเป็นวิธีที่ยากมากที่จะกำหนดหน่วยของมวลได้อย่างจริงจัง
กองกำลังพื้นฐานอื่น ๆ มีความเข้าใจมานานในแง่ของความเป็นจริงพื้นฐาน ครั้งที่สอง? ครั้งหนึ่งตามที่สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) กำหนดไว้ในแง่ของการแกว่งของนาฬิกาลูกตุ้ม แต่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจวินาทีเป็นเวลาที่ใช้อะตอมของซีเซียม 133 เพื่อผ่าน 9,192,631,770 รอบของการปล่อยรังสีไมโครเวฟ เมตร นั่นคือระยะทางที่แสงเดินทางใน 1 / 299,792,458 ของวินาที
แต่มวลไม่เป็นอย่างนั้น โดยปกติเราวัดกิโลกรัมในแง่ของน้ำหนัก - สิ่งนี้ผลักลงบนเครื่องชั่งได้เท่าไหร่? แต่นั่นเป็นการวัดที่ขึ้นอยู่กับที่คุณทำการชั่งน้ำหนักจริง ทรงกระบอกในฝรั่งเศสนั้นจะมีน้ำหนักน้อยกว่ามากถ้าคุณนำมันไปสู่ดวงจันทร์และแม้แต่น้อยมากหรือน้อยกว่าเล็กน้อยถ้าคุณนำมันไปยังส่วนอื่น ๆ ของโลก
ตามที่ NIST อธิบายกิโลกรัมใหม่นั้นขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างมวลและพลังงาน - ความสัมพันธ์ส่วนหนึ่งถูกสะกดออกมาใน E = Ecstein 2 = ของ Einstein ซึ่งหมายความว่าพลังงานเท่ากับมวลคูณความเร็วของแสงกำลังสอง มวลสามารถแปลงเป็นพลังงานและในทางกลับกัน และเมื่อเปรียบเทียบกับมวลพลังงานนั้นง่ายต่อการวัดและนิยามในแง่ที่ไม่ต่อเนื่อง
ต้องขอบคุณสมการอีกอันที่เก่ากว่า E = mc ^ 2 Max Planck นักฟิสิกส์แสดงให้เห็นในปี 1900 ว่า E = hv ตาม NIST เขาแสดงให้เห็นว่าในระดับที่เล็กพอพลังงานสามารถขึ้นและลงและในขั้นตอนเท่านั้น E = hv หมายความว่าพลังงานเท่ากับ "v" - ความถี่ของอนุภาคบางอย่างเช่นโฟตอน - คูณด้วย "h" - หมายเลข 6.62607015 × 10 ^ ลบ ^ 34 ยังเป็นที่รู้จักกันว่าค่าคงตัวของพลังค์
"v" ใน E = hv ต้องเป็นจำนวนเต็มเสมอเช่น 1, 2, 3 หรือ 6,492 ไม่อนุญาตให้ใช้เศษส่วนหรือทศนิยม ดังนั้นพลังงานจึงเป็นไปตามธรรมชาติโดยสิ้นเชิงขึ้นไปในระดับ "h" (6.62607015 × 10 ^ ลบ 34)
กิโลกรัมใหม่นำ E = mc ^ 2 และ E = hv เข้าด้วยกัน ที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถกำหนดมวลในแง่ของค่าคงที่ของพลังค์ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ไม่เปลี่ยนแปลงของจักรวาล ห้องแล็บวิทยาศาสตร์แนวร่วมระหว่างประเทศมารวมกันเพื่อทำการวัดค่าคงที่ที่แม่นยำที่สุดของพลังค์ แต่บางส่วนอยู่ในระยะเพียงไม่กี่ส่วนต่อพันล้านส่วน มวลของกิโลกรัมใหม่สอดคล้องกับพลังงานของ 1.4755214 คูณ 10 ^ 40 โฟตอนที่กำลังสั่นด้วยความถี่เดียวกันกับอะตอมซีเซียม 133 ที่ใช้ในนาฬิกาอะตอม
ไม่ใช่สิ่งที่ง่ายที่สุดในการติดตั้งเครื่องชั่ง แต่ตามความคิดมันพกพาได้ง่ายกว่ากระบอกสูบโลหะผสมทองคำขาวอิริเดียม
