העבר וההווה של הקילוגרם

כמה שוקל קילוגרם? מדענים חקרו את הבעיה הפשוטה לכאורה הזו במשך מאות שנים.

בשנת 1795, צרפת פרסמה חוק שקבע ש"גרם" הוא "המשקל המוחלט של מים בקובייה שנפחה שווה למאית המטר בטמפרטורה שבה הקרח נמס (כלומר 0 מעלות צלזיוס)." בשנת 1799, מדענים גילו שנפח המים הוא היציב ביותר כאשר צפיפות המים היא הגבוהה ביותר ב-4 מעלות צלזיוס, ולכן ההגדרה של הקילוגרם השתנתה ל"מסה של 1 דצימטר מעוקב של מים טהורים ב-4 מעלות צלזיוס. ". זה הפיק קילוגרם מקורי פלטינה טהור, הק"ג מוגדר כשווה למסה שלו, מה שנקרא קילוגרם הארכיון.

קילוגרם ארכיוני זה שימש כאמת מידה במשך 90 שנה. בשנת 1889 אישרה הוועידה הבינלאומית הראשונה למטרולוגיה העתק של סגסוגת פלטינה-אירידיום הקרובה ביותר לקילוגרם הארכיוני כקילוגרם המקורי הבינלאומי. משקלו של "קילוגרם" מוגדר על ידי גליל סגסוגת פלטינה-אירידיום (90% פלטינה, 10% אירידיום), שגובהו וקוטרו כ-39 מ"מ, ומאוחסן כיום במרתף בפאתי פריז.

קילוגרם מקורי בינלאומי

מאז עידן הנאורות, קהילת המדידות מחויבת להקים מערכת סקרים אוניברסלית. למרות שזו דרך אפשרית להשתמש באובייקט הפיזי כמדד המדידה, מכיוון שהאובייקט הפיזי ניזוק בקלות על ידי גורמים מעשה ידי אדם או גורמים סביבתיים, היציבות תיפגע, וקהילת המדידות תמיד רצתה לנטוש שיטה זו בהקדם ככל האפשר.

לאחר שהקילוגרם מאמץ את הגדרת הקילוגרם המקורית הבינלאומית, יש שאלה שמטרילוגים מאוד מודאגים ממנה: עד כמה ההגדרה הזו יציבה? האם זה יסחף עם הזמן?

יש לומר ששאלה זו עלתה בתחילת הגדרת יחידת המסה קילוגרם. לדוגמה, כאשר הקילוגרם הוגדר בשנת 1889, הלשכה הבינלאומית למשקלים ולמידות ייצרה 7 משקלים מסגסוגת פלטינה-אירידיום, אחת מהן היא הבינלאומית. הקילוגרם המקורי משמש להגדרת יחידת המסה קילוגרם, והשאר 6 משקלים העשויים מאותו חומר ומאותו תהליך משמשים אמות מידה משניות כדי לבדוק האם ישנה סחיפה לאורך זמן בין זה לזה.

יחד עם זאת, עם התפתחותה של טכנולוגיה בעלת דיוק גבוה, אנו זקוקים גם למדידות יציבות ומדויקות יותר. לפיכך, הוצעה תוכנית להגדרה מחדש של יחידת הבסיס הבינלאומית עם קבועים פיזיקליים. שימוש בקבועים כדי להגדיר יחידות מדידה פירושו שהגדרות אלו יענו על הצרכים של הדור הבא של תגליות מדעיות.

לפי הנתונים הרשמיים של הלשכה הבינלאומית למשקלים ולמידות, ב-100 השנים מ-1889 עד 2014, עקביות האיכות של קילוגרמים מקוריים אחרים ושל קילוגרם מקורי בינלאומי השתנתה בכ-50 מיקרוגרם. זה מראה שיש בעיה ביציבות של המדד הפיזי של יחידת האיכות. למרות שהשינוי של 50 מיקרוגרם נשמע קטן, יש לו השפעה רבה על כמה תעשיות יוקרתיות.

אם הקבועים הפיזיקליים הבסיסיים משמשים להחלפת המדד הפיזי של קילוגרם, יציבות יחידת המסה לא תושפע ממרחב וזמן. לכן, בשנת 2005, הוועדה הבינלאומית למשקלים ולמידות ניסחה מסגרת לשימוש בקבועים פיזיקליים בסיסיים כדי להגדיר כמה יחידות בסיסיות של מערכת היחידות הבינלאומית. מומלץ להשתמש בקבוע פלאנק להגדרת יחידת המסה קילוגרם, ומעודדים מעבדות מוסמכות ברמה הלאומית לבצע עבודת מחקר מדעית קשורה.

לכן, בוועידה הבינלאומית למטרולוגיה 2018, מדענים הצביעו על ביטול רשמית של אב הטיפוס הבינלאומי קילוגרם, ושינו את קבוע פלאנק (סמל h) כתקן החדש כדי להגדיר מחדש את ה"ק"ג".