Kilogramman mallikappale

Kilo kevenee

Virallinen, kansainvälinen massan yksikkö, kilogramma, perustuu Pariisissa säilössä olevaan kilonmallikappaleeseen, joka tehtiin vuonna 1889. Kyseessä on viimeinen SI-yksiköistä, jotka määritellään yhä edelleen fyysisen mallikappaleen pohjalta.

Kappale on 39,17 mm halkaisijaltaan ja korkeudeltaan oleva sylinteri, joka on tehty 90% platinasta ja 10% iridiumista. Aineet ja niiden suhteelliset osuudet valittiin siksi, että seos ei hapetu juuri lainkaan ja se on hyvin kestävää.

Jotta kaikkialla maailmassa tiedettäisiin kuinka paljon kilo painaa, tehtiin mallikappaleesta 39 tarkkaa kopiota. Niitä on kuljetettu aina 40 vuoden välein Pariisiin, missä niitä on verrattu alkuperäiseen. Vuosikymmenten varrella on havaittu, että jostain syystä alkuperäinen kilo kevenee koko ajan, kun taas muut kilogrammat pitävät painonsa hieman paremmin.

Syyksi kevenemiseen on ehdotettu samoissa tiloissa kilon mallin kanssa olevia elohopeainstrumentteja, mikroskooppisia pintailmiöitä ja useita muita teorioita, mutta tärkeintä on kuitenkin se, että kilolle pitää löytää pian uusi, tarkempi määritelmä. Kilogramma on osa monissa vakioissa ja sen tarkka arvo vaikuttaa kovin moneen, joten se on eräs tärkeimmistä ja perustavimmista yksiköistä. Siksi se pitää saada kuntoon.

Tätä pohditaan ensi viikolla Kaliforniassa alkavassa 26. kansainvälisessä painojen ja mittojen konferenssissa. Kokouksessa tullaan sitomaan kilogramma Planckin vakioon: se on luonnon perusvakio, joka kuvaa sitä miten sähkömagneettinen säteily syntyy tietyn suuruisina kvantteina, joiden energia on suoraan verrannollinen säteilyn taajuuteen. Vakion arvo on 6,62606957 x 10-34 J s, ja kun toinen yksiköistä – Joule – voidaan ilmaista myös muodossa kg·m2/s2, on Planckin vakio mahdollista ilmaista kilogrammaa lukuun ottamatta erittäin tarkasti määriteltyjen SI-yksiköiden (metri ja sekunti) avulla.

Ongelmana on vain se, että vakiota ei tunneta niin tarkasti kuin fyysikon haluaisivat. Siksi jo jonkin aikaa ilmassa ollutta ajatusta Planckin vakion kilogramman naittamisesta on lykätty, kunnes ensi viikolla todennäköisesti kokous tekee päätöksen kilogramman uudesta määrittelystä. Tosin kyse on siitä, että mikäli arvon tarkentuminen jatkuu nykyisellä vauhdilla, on se tarpeeksi tarkka vuonna 2018, jolloin Pariisin kilon malli voidaan viimein siirtää museoesineeksi.


Juttuja samasta aiheesta