Lukittu holviin, joka vaatii kolmen avaimen avaamiseksi, Sèvresin kaupungissa, joka sijaitsee vain Pariisin lounaaseen, on kiloa. Itse asiassa se on kilo, joka on kansainvälinen prototyyppi kilosta (IPK), kilogramma, jota vastaan kaikkien muiden kilogrammien on mitattava, Le Grand K. Tämä platina-iridiumseoksesta valmistettu sylinteri istuu kolmen suojalasin kellon alla, lämpötilan ja kosteuden kontrolloidussa ympäristössä, tallessa yhdessä kuuden virallisen kopion kanssa Sèvresin maanalaisessa holvissa.
"Jos pudottaisit sen, se olisi silti kilogramma, mutta koko maailman massa muuttuisi", sanoo Stephan Schlamminger, fyysikko kansallisen standardi- ja teknologiainstituutin (NIST) kanssa Gaithersburgissa, Marylandissa.
IPK syntyy varastostaan vain noin 40 vuoden välein, kun golfpallon kokoista harkkoa, määritelmän mukaan täsmälleen kilogramma vuodesta 1889 lähtien, käytetään kalibroimaan kopiot, jotka jaetaan ympäri maailmaa. Mutta siinä on ongelma. IPK-holvissa on kuusi ruinoa, tai ”todistajia” - virallisia kopioita. Vuosien mittaan, kuten käy ilmi harvoista tapauksista, joissa Le Grand K ja sen todistajat on mitattu, IPK: n massa on "ajautunut".
Kilogramman kansainvälinen prototyyppi (IPK). (Valokuva: BIPM) Suurin osa todistajista painaa nyt hieman enemmän - kysymys mikrogrammista tai miljoonasosina grammaa - kuin IPK (vaikka monet kopioista olivat aluksi massiivisempia). Voisit sanoa, että IPK on menettämässä massaa, vain et voi sanoa sitä, koska IPK on muuttumattomasti ja horjumattomasti yksi kilo . Lisäksi fyysikot eivät edes tiedä, onko IPK menettämässä massaa vai kasvaako massa pitkällä tähtäimellä, vain, että se ajautuu hitaasti ilmasta muodostuvien havaitsemattomien materiaalimäärien takia tai hankaa punnituksen aikana tai tahriintuneen IPK: n hopeinen pinta yhden huolellisen kylvyn aikana.
Kuten voitte kuvitella, tämä hetkellinen ajelehtiminen aiheuttaa tutkijoille paljon päänsärkyä - puhumattakaan teollisuudesta, joka luottaa pieniin ja tarkkoihin massamittauksiin, kuten lääkeyhtiöihin.
"Tällä hetkellä kilogramma määritellään tietyn esineen massana", sanoo Ian Robinson Etelä-Lontoon kansallisesta fyysisestä laboratoriosta (NPL). "Ja jos tuo asia tuhoutuu tai muuttuu tai mikä tahansa, se on hankala."
Yksi NIST: n platina-iridiumkopioista IPK: sta, K92, ruostumattoman teräksen kilomassoilla taustalla. (Jennifer Lauren Lee / NIST) Onneksi maailman metrologisilla on ratkaisu: määrittele kilogramma uudelleen luonnollisen, universaalin vakion perusteella. Suurin osa kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) yksiköistä on jo määritelty yleisten vakioiden, kuten mittarin, perusteella, joka on virallisesti valon nopeudella kuljettu pituus tyhjössä 1/299 792 458 sekunnin sekunnissa. Tietenkin, tämä määritelmä perustuu toiseen, joka määritellään 9 192 631 770 jakson kestoksi tietyn sähkömagneettisen säteilyn taajuuden (tässä tapauksessa mikroaallot) aikana, joka aiheuttaa cesium-133-atomin ulkoelektronin siirtymisen (vaihtaa kvantista) mittaus ”kehrä ylös” - ”kehrätä alas” tai päinvastoin).
Mutta kilogramma, viimeinen esineen määrittelemä jäljellä oleva yksikkö, on itsepäisesti vastustanut uudelleenmäärittelyä - tähän asti. 16. marraskuuta, painojen ja mittojen yleisen konferenssin 26. kokouksessa, 60 jäsenvaltion edustajat kokoontuvat Sèvresiin äänestämään kilogramman uudelleenmäärittämiseksi Planckin vakion mukaan - numero, joka kuvaa valon aallon taajuuden fotonin energia tuossa aallossa. Ja kansainvälisen painojen ja mittojen viraston (BIPM) fyysikon Richard Davisin mukaan "he odottavat huomattavaa enemmistöä".
(PÄIVITYS: 20. toukokuuta 2019, muutokset kansainväliseen yksikköjärjestelmään tulivat virallisesti voimaan, mukaan lukien uudet määritelmät kilolle, ampeerille, kelvinille ja moolille.)
Max Planck ja Albert Einstein
Jalometallifirma Johnson Matthey valutti Lontoossa vuonna 1879 IPK: n, 20-vuotias Max Planck puolusti väitöskirjaansa Termodynamiikan toinen laki ja syntyi Albert Einstein. Vaikka kaksi tutkijaa ei tiennyt sitä elämänsä aikana, heidän paikkansapitävän fysiikan ja kvantimekaniikan fyysinen työnsä loisi perustan 2000-luvun kilogramman määritelmälle.
Joten mikä on Planckin vakio? "Perustasolla on vaikea sanoa", Davis sanoo.
Planckin vakio on hyvin pieni luku: 6, 62607015 x 10 -34, olla tarkka, kuten virallisesti määritetään 16. marraskuuta pidettävässä kokouksessa. Vuonna 1900 Max Planck laski lukumäärän sopivaksi tähdistä tulevan valomallin, tähtien energian ja lämpötilan sovittamalla niiden sähkömagneettisen säteilyn spektriin (yhteisesti nimeltään mustan kappaleen säteily). Tuolloin kokeelliset tiedot ehdottivat, että energia ei ole vapaasti virtaavaa millään arvolla, vaan sisältyy pikemminkin kimppuihin tai kvantteihin - joista kvanttimekaniikka antaa nimensä - ja Planckin oli laskettava näiden kimppujen arvo sopimaan hänen mustan kappaleen säteilymallinsa.
Viisi Nobel-palkinnon saajaa vasemmalta oikealle: Walther Nerst, Albert Einstein, Max Planck, Robert Millikan ja Max von Laue kokoontuivat illalliselle, jota von Laue isännöi vuonna 1931 (Public Domain) Viisi vuotta myöhemmin Albert Einstein julkaisi erikoissuhteellisuusteoriansa, joka ilmaistaan kuuluisana yhtälönä E = mc 2 (energia on yhtä suuri kuin massa kertaa valon nopeuden neliö, loppukohta, että energia on pohjimmiltaan sitoutunut kaikkiin maailmankaikkeuden aine). Hän laski myös yhden, perustavanlaatuisen sähkömagneettisen energian kvantin - jota nykyään kutsutaan fotoniksi - teoreettisen arvon, joka johti Planck-Einsteinin suhteeseen, E = h v . Yhtälön mukaan fotonin (E) energia on yhtä suuri kuin Planckin vakio (h) kertaa sähkömagneettisen säteilyn taajuus ( v, joka on kreikkalainen symboli nu eikä "v").
”Tiedät, että sinulla on fotonin energiaa, joka on h v, mutta tiedät myös, että sinulla on massan energia, joka on mc 2 . [Joten], E = h v = mc 2 . Siellä voit nähdä kuinka voit saada massan h [Planckin vakiosta], v [aallon taajuudesta] ja c [valon nopeudesta] ”, kertoo NIST: n fyysikko David Newell.
Mutta tämä ei ole ainoa paikka, josta Planckin vakio näkyy. Numeroa tarvitaan kuvaamaan aurinkokennojen perustana olevaa valosähköä. Sitä käytetään myös Niels Bohrin atomimallissa ja se esiintyy jopa Heisenbergin epävarmuusperiaatteessa.
"Se on kuin sanominen, no, entä Pi?" Davis sanoo. "Mikä on Pi? No, se on ympyrän kehä jaettuna ympyrän halkaisijalla. Mutta sitten Pi esiintyy kaikkialla matematiikassa. Se on kaikkialla. "
Avain, joka yhdistää Planckin vakion kiloon, on sen yksikkö, joule-sekunti tai J · s. Vakio saa tämän ainutlaatuisen yksikön, koska energia mitataan jouleina ja taajuus mitataan hertseinä (Hz) tai jaksoina sekunnissa. Jouli on yhtä suuri kuin kilogramma kerrottuna metriä neliöllä jaettuna sekunnilla neliöllä (kg · m 2 / s 2 ), joten muutamalla taitavalla mittauksella ja laskelmalla voi saavuttaa kilogramman.
Mutta ennen kuin voit vakuuttaa maailman muuttamaan standardiyksikön määritelmää, mittauksesi on parempi olla kaikkien aikojen paras tieteen historiassa. Ja kuten Newell toteaa, "jonkin absoluuttisen mittaaminen on pirun vaikeaa".
Mitta mittaa
Otamme usein itsestäänselvyytenä, että sekunti on sekunti tai metri metri. Mutta suurimman osan ihmiskunnan historiasta, tällaiset ajan, pituuden ja massan mitat olivat melko mielivaltaisia, määriteltyinä paikallisten tapojen tai hallitsijoiden mielijohteiden mukaan. Yksi ensimmäisistä asetuksista, joiden mukaan kansalliset mittaukset on standardisoitava, tuli Magna Carta -yritykseltä vuonna 1215, jossa todetaan:
"Olkoon yksi mitta viinille koko valtakunnassamme ja yksi mitta alelle ja yksi mitta maissille, nimittäin" Lontoon kortteli "; ja yksi leveys värjätyille, russet- tai halberget-kankaille, toisin sanoen kahdella elliksellä saranoiden sisällä. Olkoon painojen kohdalla sama kuin mittojen kanssa. ”
Mutta valaistumisen jälkeen, kun tutkijat alkoivat purkaa maailmankaikkeuden fyysisiä rajoituksia, kävi ilmeiseksi, että erilaiset mittaustandardit estävät lajien etenemistä. Tutkijat levisivät ympäri maailmaa 1800- ja 1800-luvuilla mittaamalla kaiken maapallon tarkasta muodosta etäisyyteen aurinkoon - ja joka kerta saksalaista lakkaria (noin kaksi metriä alueesta riippuen) oli verrattava englanninkielisiin. pihalla (joka myös vaihteli suurimman osan olemassaolostaan), epävarmuustekijöitä ja väärinkäytöksiä oli runsaasti.
Kopio ensimmäisestä mittaristandardista, suljettu rakennuksen perustaan osoitteessa 36 rue de Vaugirard, Pariisi. (Ken Eckert / Wikimedia Commons CC 4.0) Ranskalaisilla oli viimeinkin vallankumous - ei vain politiikan, vaan myös toimenpiteiden suhteen. 1700-luvun lopulla Ranskan kuningaskunnalla oli arviolta noin neljännesmiljoona miljoonaa erilaista yksikköä, mikä tekee mahdottomaksi seurata niitä kaikkia. Ranskan vallankumouksen alussa muodostuneen kansallisen perustamiskokouksen pyynnöstä Ranskan tiedeakatemia aikoi perustaa uuden pituusyksikön, josta tulisi maan virallinen mitta: mittari, joka on määritelty yhdeksi kymmenenmiljoonneksi etäisyydestä pohjoisnavasta päiväntasaajaan.
Ranskan matemaatikkojen ja tähtitieteilijöiden Jean Baptiste Joseph Delambren ja Pierre Méchainin johtama tutkimusmatka triangoi sen pituuden osan, joka ulottuu Dunkirkista Barcelonaan, etäisyyden uuden mittarin laskemiseksi. Tutkimusmittaukset saatiin päätökseen vuonna 1798, ja uusi standardi otettiin pian käyttöön Ranskassa.
Mittari tuli edustamaan perustavanlaatuista mittayksikköä, joka määritteli litran (1000 kuutiometriä) ja jopa kilogramman (yhden litran veden massa). Vuoteen 1875 mennessä maailma oli valmis ottamaan käyttöön metrijärjestelmän, ja kyseisen vuoden Mittarikokouksessa 17 maan edustajat allekirjoittivat mittarin sopimuksen, perustamalla kansainvälisen paino- ja mittaustoimiston ja määräämällä uudet massa- ja pituusstandardit. valettu platina-iridiumseoksesta, mikä määrittää mittarin ja kilogramman koko maailmalle.
Mutta kun 1900-luvun tutkijat, kuten Planck ja Einstein, alkoivat pistäytyä ja tutkia Newtonin fysiikan rakennetta löytäessään uusia lakeja kosmoksen laajuuden ja atomin perustekijöiden joukossa, mittausjärjestelmä oli päivitettävä vastaavasti. . Vuoteen 1960 mennessä julkaistiin kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI), ja maat ympäri maailmaa perustivat metrologialaitoksia jatkuvasti parantamaan seitsemän perusyksikkömme virallisia määritelmiä: mittari (pituus), kilogramma (massa), toinen (aika) ), ampeeri (sähkövirta), kelvin (lämpötila), mooli (aineen määrä) ja kandela (valoisuus).
Avogadro-pallo, jossa on puhdasta piitä-28-atomeja. Mittaamalla pallon tilavuus ja yksittäisen pii-28-atomin tilavuus, meteorologit voivat mitata pallon yhden atomin massan tarjoamalla menetelmän, jolla lasketaan molekyylin atomien lukumäärä, nimeltään Avogadro-luku, joka pystyy voidaan laskea Planckin vakio. (Valokuva: BIPM) Näistä perusyksiköistä voidaan laskea kaikki muut yksiköt. Nopeus mitataan metreinä sekunnissa, joka voidaan muuntaa mph: ksi ja muiksi nopeuksiksi; volttia mitataan virran ampeerina ja vastus ohmeina; ja pihan määritelmä on nyt verrannollinen 0, 9144 metriin.
Nykyään, kuten 1700-luvulla, tällaisten mittausten hienosäätö on tieteellisten kykyjen eturintamassa. Vaikka kilogramman uudelleenmäärittely ei todennäköisesti muuta päivittäistä elämääsi, tarkemman mittajärjestelmän määrittelemisen lopulliset vaikutukset ovat usein yleisiä ja syviä.
Otetaan esimerkiksi toinen. Vuodesta 1967 lähtien sekunnin määritelmä on perustunut mikroaaltolaserin taajuuteen, ja ilman tätä tarkkuutta GPS-tekniikka olisi mahdotonta. Jokaisessa GPS-satelliitissa on atomikello, joka on kriittinen korjaamaan sitä tosiasiaa, että aika kulkee satelliiteillamme äärettömän vähän, mutta mitattavissa hitaammin, kun ne kiertävät maapallon suurilla nopeuksilla - tämä on Einsteinin relatiivisuuden teorian ennustama vaikutus. Ilman uutta määritelmää emme pystyneet korjaamaan näitä pieniä sekunnin murto-osia, ja niiden kasvaessa GPS-mittaukset ajautuivat kauemmaksi tieltä ja tekivät kaikesta Google Mapsista GPS-ohjattuihin ammuksiin vain tieteiskirjallisuuden.
Toisen ja GPS: n välinen suhde paljastaa metrologian ja tieteen perustavanlaatuisen kietoutumisen: tutkimuksen eteneminen vaatii ja sallii uusia mittaustandardeja, ja nämä uudet mittaustandardit puolestaan mahdollistavat edistyneemmän tutkimuksen. Mistä tämä sykli lopulta kestää lajimme, ei ole tiedossa, mutta mittaririvin kuoleman ja toisen luopumisen jälkeen, kuten päivän murto-osa määrittelee, yksi asia on selvä: IPK on seuraava giljotiinin vieressä.
Kibble-tasapaino
NIST-4 Kibble -vaaka, jota hallinnoi Kansallinen standardi- ja teknologiainstituutti. Toisin kuin aikaisemmat Kibble-vaa'at, NIST-4 käyttää tasauspyörää, joka toimii kuin hihnapyörä kuin palkki. Tasapaino mittasi Planckin vakion epävarmuuden ollessa 13 miljardia osaa. (Jennifer Lauren Lee / NIST) Fyysikot ovat jo vuosikymmenien ajan tietäneet, että kilogrammat voitaisiin määritellä Planckin vakiona, mutta vasta viime aikoina metrologia kehittyi riittävästi mittaamaan lukua niin tarkkuudella, että maailma hyväksyisi uuden määritelmän. Vuoteen 2005 mennessä ryhmä NIST: n, NPL: n ja BIPM: n tutkijoita, joita Newell kutsuu ”viiden ryhmän jäseniksi”, alkoi ajaa asiaa. Heidän asiaa käsittelevän kirjansa on nimeltään Kilon uudelleenmäärittely: päätös, jonka aika on tullut .
"Pidän sitä virstanpylväspaperina", Newell sanoo. "Se oli hyvin provosoiva - ärsytti ihmisiä."
Yksi keskeisistä tekniikoista Planckin vakion mittaamiseksi on wattitasapaino, jonka Bryan Kibble käsitteli ensin NPL: ssä vuonna 1975. (Hänen kuolemansa jälkeen vuonna 2016 wattitasapaino nimettiin uudelleen Kibble-tasapainoksi Bryan Kibblen kunniaksi.)
Kibble-tasapaino on perustavanlaatuisella tasolla yli 4000 vuotta vanhan tekniikan kehitys: tasapainoasteikot. Mutta sen sijaan, että punnitaan esinettä toista vastaan kahden vertaamiseksi, Kibble-tasapaino antaa fyysikoille mahdollisuuden punnita massa suhteessa sähkömagneettisen voiman määrään, jota tarvitaan sen pitämiseen.
"Tasapaino toimii kuljettamalla virta voimakkaan magneettikentän käämin läpi, ja se tuottaa voiman. Voit käyttää tätä voimaa massan painon tasapainottamiseen", sanoo Ian Robinson NPL: stä, joka työskenteli Bryan Kibblen kanssa ensimmäiset vatatasapainot vuodesta 1976 lähtien.
Vaaka toimii kahdessa tilassa. Ensimmäinen, punnitus- tai voimamoodi, tasapainottaa massaa vastaavan sähkömagneettisen voiman kanssa. Toinen tila, nopeus- tai kalibrointitila, käyttää moottoria kääntääksesi magneettien välillä käämin, kun massa ei ole tasapainossa, jolloin syntyy sähköjännite, joka antaa sinulle magneettikentän voimakkuuden ilmaistuna sähkövoiman mitana. Seurauksena on, että massan voima punnitustilassa on yhtä suuri kuin nopeusmoodissa syntyvä sähköinen voima.
Sähkövoima voidaan sitten laskea Planckin vakion funktiona kahden Nobelin voittajan fyysikon, Brian Josephsonin ja Klaus von Klitzingin työn ansiosta. Vuonna 1962 Josephson kuvasi jännitteeseen liittyvää kvanttisähköistä vaikutusta, ja von Klitzing paljasti resistanssin kvanttisen vaikutuksen vuonna 1980. Kaksi löytöä mahdollistavat Kibble-tasapainon sähköisen voiman laskemisen kvantimittauksin (käyttäen Planckin vakioita)., joka puolestaan vastaa kilogramman massaa.
Kibble-tasapainon lisäksi ”viiden jengin” paperi on tarkoitettu toiseen tapaan laskea Planckin vakio - laatimalla käytännöllisesti katsoen puhdasta piitä sisältäviä 28-atomien palloja, kaikkein täydellisimmin pyöreitä esineitä, jotka ihmiskunta on koskaan luonut. Yhden atomin tilavuus ja massa pallossa voidaan mitata, minkä avulla metrologit ja kemistit voivat tarkentaa Avogadro-vakioita (kokonaisuuksien lukumäärä on yksi mooli), ja Avogadro-luvusta voidaan laskea Planckin jo tunnettujen yhtälöiden avulla.
"Tarvitset kaksi tapaa tehdä tämä, jotta saat luottamuksen siihen, että yhdessä menetelmässä ei ole piilotettua ongelmaa", Robinson sanoo.
NIST: n valkotaulu selittää, kuinka Kibble-tasapaino voi rinnastaa mekaanisen mitan (painon kilogramma) sähköiseen mittaan (kilogramman pitämiseen tarvittava sähkövirran voima, joka ilmaistaan Planckin vakion funktiona). (Jay Bennett) Kilon uudelleenmäärittämiseksi, 20. toukokuuta 2019 tapahtuvaan muutokseen, painojen ja mittojen yleiskokouksessa vaadittiin vähintään kolme koetta laskemaan Planckin vakio epävarmuuteen, joka on enintään 50 miljardia osaa, yksi jonka on laskettava arvo epävarmuuden ollessa 20 miljardia osaa. Kansainvälisestä piipallopalvelusta on tullut riittävän tarkka saavuttamaan vain 10 osaa miljardia epävarmuutta, ja myös neljä Kibble-tasapainomittausta tuottivat arvot vaaditussa epävarmuudessa.
Ja kaikkien näiden toimenpiteiden seurauksena paljon enemmän kuin kilo on muuttumassa.
Uusi kansainvälinen yksikköjärjestelmä
Yli kilogramman uudelleenmäärittelyn vuoksi painojen ja mittojen yleisen konferenssin (CGPM) 26. kokouksessa asetetaan kiinteä arvo Planckin vakioon, minkä seurauksena se toteuttaa kansainvälisen yksikköjärjestelmän suurimman muutoksen sen perustamisesta lähtien vuonna 1960 Aiemmin Planckin vakio mitattiin jatkuvasti, keskiarvona muihin mittauksiin ympäri maailmaa, ja luettelo uusista arvoista toimitettiin tutkimuslaitoksille muutaman vuoden välein.
"Kukaan ei mittaa Planckin vakiona, kun tämä [äänestys] on ohitettu, koska sen arvo on määritelty", Davis sanoo.
Planck-vakion lisäksi Avogadro-vakio asetetaan kiinteään arvoon, samoin kuin elementtivaraus ( e, yhden protonin varaus) ja veden kolminkertainen piste (lämpötila, jossa vesi voi esiintyä kiinteänä aineena), neste tai kaasu, joka määritetään seuraavasti: 273, 16 Kelvin-astetta tai 0, 01 astetta C).
Asettamalla Planckin vakiona absoluuttiseksi arvoksi, tutkijat kääntyvät pois tavanomaisista mekaanisista mittauksista ja ottavat käyttöön joukon kvanttisähkömittauksia perusyksiköidemme määrittelemiseksi. Kun vakio on määritelty, sitä voidaan käyttää massamäärän laskemiseen atomitasosta kosmiseen, jättäen taakse tarve skaalata IPK pienempiin mitattavissa oleviin osiin tai jopa valtaviin massoihin.
"Jos sinulla on esine, ankkuroit vaakaasi vain yhdessä vaiheessa", Schlamminger sanoo. "Ja perustavanlaatuinen vakio ei välitä mittakaavasta."
Ian Robinson Mark II Kibble -tasapainolla. Ison-Britannian kansallisen fyysisen laboratorion (NPL) rakentaman Mark II: n osti myöhemmin Kanadan kansallinen tutkimusneuvosto (NRC), missä sitä käytettiin mittaamaan Planckin vakion arvoa epävarmuuden ollessa 9 miljardia osaa. (NPL: n kuva) Planckin vakion uusi arvo muuttaa myös sähköyksiköidemme määritelmiä, kuten vuoden 1948 ampeerimääritelmä. Fyysikot ovat jo pitkään käyttäneet Josephsonin ja von Klitzing-efektejä laskeakseen sähköisiä arvoja tarkasti, mutta nämä mittaukset eivät voi olla osa SI: tä, ennen kuin yksi heidän muuttujistaan - Planckin vakio - on kiinteä arvo.
”Minulle on aina raastettu, että jos halusin saada SI-voltini tai SI-ohmini, minun piti käydä kilogramman läpi. Minun piti käydä mekaanisen yksikön läpi saadakseni sähköiset yksikköni ”, Newell sanoo. "Se näytti hyvin 1800-luvulta, ja se oli."
Nyt sähköyksiköitä käytetään kilogramman saamiseen.
"Ihmiset puhuvat, oi, se on kilogramman uudelleenmäärittely, mutta mielestäni tämä todellakin unohtaa tärkeän seikan", Schlamminger sanoo. "Palaamme nämä sähköyksiköt takaisin SI: hen."
Kaikille ihmisille, kaiken aikaa
Yli puolet tusinaa Kibble-vaakaa on ympäri maailmaa, ja monet maat Etelä-Amerikasta Aasiaan rakentavat omaa - koska kun tutkijoilla on sellainen, heillä on työkalu kilogramman ja monien muiden perusyksiköiden ja toimenpiteiden määrittelemiseen, luonto. Kiloa ei enää rajoiteta holviin, jossa harvoilla on etuoikeus päästä siihen koskaan, ja kaikki pelkäävät koskettaa sitä niin, että sitä ei käytetä, vaan kerran puoli vuosisataa.
"Se tarkoittaa nyt, että voimme levittää massan määritystavan ympäri maailmaa", Robinson sanoo.
Tutkijoille, joiden työhön tämä muutos vaikuttaa, uusi kansainvälinen yksikköjärjestelmä on vain historiallinen tapahtuma.
"Olen edelleen huolestunut siitä, että tämä kaikki on unelma, ja huomenna herään, ja se ei ole totta", Schlamminger sanoo. "Mielestäni tämä on viimeistely kaari, jota ihmiset alkoivat ajatella ennen Ranskan vallankumousta, ja ajatuksena oli saada mittaukset kaikille ajaille kaikille ihmisille."
Stephan Schlamminger selittää Kibble-tasapainon toimivilla Lego-malleilla Kansallisessa standardointi- ja teknologiainstituutiossa (NIST) Gaithersburgissa, Marylandissa. (Jay Bennett) "Tämä on ollut yksi elämäni kohokohdista", sanoo Klaus von Klitzing Max Planck -instituutista, jonka oma vakio vahvistetaan kiinteänä arvona uuden SI: n seurauksena. "Tämä on mahtavaa. Olemme yhdistäneet nämä kvanttiyksiköt ... uusien SI-yksiköiden kanssa, ja siksi tämä on upea tilanne. "
Tällaisia muutoksia perusarvoihimme kuvaamaan maailmankaikkeutta ei tapahdu usein, ja on vaikea kuvitella, milloin yksi tapahtuu uudelleen. Mittari määritettiin uudelleen vuonna 1960 ja sitten uudelleen vuonna 1984.
Toinen määriteltiin uudelleen vuonna 1967. "Nyt se oli melko vallankumouksellinen muutos", Davis sanoo. "Iankaikkiset ihmiset olivat kertoneet ajan maapallon pyörimisestä, ja yhtäkkiä muutimme värähtelyksi cesiumatomissa."
Ei ole varma, onko toisen määritteleminen perusteellisempi muutos ihmisen ymmärrykseen kuin kilogramman uudelleenmäärittely, mutta kuten toinenkin, uudelleen määritelty kilogramma on epäilemättä huomattava hetki lajien kehityksessä.
"Päästä eroon viimeisestä esineestä ... se on historiallinen asia", Davis sanoo. ”Mittausstandardit ovat perustuneet näihin esineisiin, tosiasiallisesti, koska kukaan tietää. Neoliittinen aika kaivaukset osoittavat standardit - vakiopituudet, standardimassat -, jotka ovat pieniä paloja chert- tai rock-kappaleita tai jotain. Ja niin ihmiset ovat tehneet niin vuosituhansien ajan, ja tämä on viimeinen. ”
SI muuttuu taas, vaikka ensisijaisesti vähentämällä jo ääretöntä epävarmuutta tai siirtymällä valon erilaiselle aallonpituudelle tai kemialliselle mitalle, joka on aina niin-hiukan tarkempi. Jatkossa voimme jopa lisätä SI-yksiköihin arvoja, joita emme ole vielä ajatelleet määrittelevän. Emme kuitenkaan voi enää koskaan tehdä sitä, mitä teemme nyt, jättääksemme esi-isiemme ymmärryksen ja ottaa omaksua uuden mittajärjestelmän.
