В тези времена на притеснение за теглото дори килограмът отслабва и това може да създаде объркване в голям брой научни дейности. Стандартният килограм е цилиндър от иридий и платина, отливан в Англия през 1889 г. Никой не знае защо губи маса, поне в сравнение с други референтни тегла, но тази промяна предизвика международно търсене на по-стабилна дефиниция.
"Това изобщо не помага да има променящ се модел", казва Петер Бекер, учен от Федералната лаборатория по стандартизация в Германия, институция от 1500 учени, които са изцяло посветени на подобряването на начина, по който измерваме нещата точно. Дори очевидната промяна в килограма от 50 микрограма - по-малко от зрънце сол - е достатъчна, за да изкриви внимателните научни изчисления. Бекер ръководи международен екип от изследователи, които се стремят да предефинират килограма въз основа на броя на атомите в даден химичен елемент. Други учени, базирани във Вашингтон, разработват друго определение на килограма, използвайки сложен механизъм, наречен балансиране на вата. Окончателната препоръка ще бъде направена от Международния комитет за теглилки и мерки, орган, създаден с международен договор от 1875 г., заедно с Международното бюро за теглилки и мерки, което поддържа международния стандарт за килограмите в сейф в замък в покрайнините на Париж.
Веднъж годишно килограмът се извлича с големи мерки за сигурност, за да се претегли, сравнявайки го с други съществуващи модели. „Това е отчасти церемония и отчасти задължение“, обяснява Ричард Дейвис, директор на секцията, посветена на масата в международната лаборатория. „Договорът би трябвало да бъде модифициран, ако не беше сключен“.
Определение за 19 век
Килограмът е единственият от седемте стандарти за измерване, който все още се основава на дефиницията от 19-ти век. През годините учените са предефинирали единици като метъра (който се основава на земната обиколка) и втория (мисля се като част от деня). Сега метърът е разстоянието, което светлината изминава във вакуум по време на 299 792 458-та от секундата, а второто е времето, необходимо на атом на цезий да вибрира 9 192 631 770 пъти. Всеки от тях може да бъде измерен с голяма точност и може да бъде възпроизведен, което е още по-важно, навсякъде.
Килограмът е замислен като маса на литър вода, но е много трудно да се измери, така че на английски бижутер е възложено да направи цилиндър от иридий и платина, за да го определи.
Една от причините, поради които килограмът се забавя при актуализирането, е, че неговото по-прецизно не представлява непосредствена практическа полза. Промяната на модела обаче влияе на други мерки. Например, волтът се дефинира като килограм, така че стабилният килограм ще позволи на волта да се свърже по-добре със стандартите за измерване.
Създадени са общо 80 референтни копия на килограма, които се разпространяват в страните, подписали договора за десетичната метрична система. Някои от копията са държани от изчезнали страни, като Сърбия. Японците трябваше да предадат своите след Втората световна война. Германия е получила няколко екземпляра, включително един, изпратен в Бавария през 1889 г., и един от Източна Германия. За да актуализира килограма, Германия работи с учени от други страни, за да произведе напълно сферичен силициев кристал с тегло един килограм. Идеята е, че ако знаете точно атомите, от които е съставен кристалът, разстоянието, което ги разделя, и размера на топката, можете да изчислите броя на атомите в топката и това число ще стане дефиницията на килограма.
За да разделят трите изотопа на силиций, Бекер и неговият екип се обръщат към фабрики за ядрени оръжия в бившия Съветски съюз, където има машини за центрофуги, използвани преди за производство на високо обогатен уран, които могат да произведат силиций с необходимата чистота.
„Имаме нужда от толкова много деветки“, казва Бекер. „При руснаците имаме около четири“, или 99,99% чист силиций 28.
Вече е произведен тестов кристал, а Арнолд Николаус, друг учен от лабораторията по стандартизация, е отговорен за измерването дали е напълно сферичен. Той е измерил кристала на 500 000 точки, за да разбере формата му. Със сигурност това е най-кръглият ръчно изработен предмет. „Ако Земята беше този кръг, Еверест щеше да бъде висок четири метра“, казва Николай. Любопитна особеност на тази сфера е, че няма начин да се разбере дали тя е спряна или се върти, освен когато върху нея падне прашинка.
Другият състезателен екип усъвършенства техниката за изчисляване на килограма с помощта на напрежение. Идеята е да се измери електромагнитната сила, необходима за балансиране на референтен килограм, чието определение би било мярка за тази мощност или за нещо получено, като масата на електрона.
* Тази статия се появи в печатното издание на 0003, 3 юни 2003 г.