Килограмите вече не са нещо. Вместо това е абстрактна идея за светлината и енергията.
Към днешна дата (20 май) физиците са заменили стария килограм - 130-годишен, платинено-иридиев цилиндър с тегло 2,2 паунда (1 килограм), който седи в стая във Франция - с абстрактно, непроменящо се измерване, базирано на квадрилии светлинни частици и константа на Планк (основна характеристика на нашата вселена).
В един смисъл това е голямо (и изненадващо трудно) постижение. Килограмът е фиксиран завинаги. Той не може да се промени във времето, тъй като цилиндърът губи атом тук или атом там. Това означава, че хората биха могли да предадат тази единица на маса, по отношение на суровата наука, на космическите извънземни. Килограмът вече е проста истина, идея, която може да се носи навсякъде във Вселената, без да си прави труда да донесе цилиндър със себе си.
И все пак ... така какво? На практика новият килограм тежи до няколко части на милиард, точно толкова, колкото старите килограми. Ако вчера тежахте 93 килограма (204 паунда), днес и утре ще тежите 93 килограма. Само в няколко тесни научни приложения новата дефиниция ще има значение.
Това, което наистина е завладяващо тук, не е, че на практика повечето от нас използват килограмите ще се променят. Колко дяволски трудно се оказа изобщо строго да се дефинира единица маса.
Други фундаментални сили отдавна са разбрани като основна реалност. Секунда? Някога, според Националния институт за стандарти и технологии (NIST), той е бил дефиниран по отношение на люлеенето на часовник с махало. Но сега учените разбират секунда, когато времето, което отнема атом цезий 133, преминава през 9,192,631,770 цикъла на освобождаване на микровълнова радиация. Метър? Това е разстоянието, което светлината изминава за 1 / 299,792,458-та от секундата.
Но масата не е такава. Обикновено измерваме килограми по отношение на теглото - колко това нещо натиска по скалата? Но това е измерване, което зависи от това къде извършвате действителното претегляне. Този цилиндър във Франция щеше да тежи много по-малко, ако го донесете на Луната и дори малко повече или малко по-малко, ако го доведете до други части на Земята.
Както обяснява NIST, новият килограм се основава на фундаменталната връзка между масата и енергията - връзката, отчасти изписана в Ейнщайн E = mc ^ 2, което означава, че енергията е равна на масата, кратна на скоростта на квадратна светлина. Масата може да се преобразува в енергия и обратно. И в сравнение с масата, енергията е по-лесна за измерване и дефиниране с дискретни изрази.
Това е благодарение на друго уравнение, дори по-старо от E = mc ^ 2. Физикът Макс Планк показа през 1900 г., че E = hv, според NIST. Той показа, че в достатъчно малък мащаб енергията може да се издига нагоре и надолу и то само на стъпки. E = hv означава, че енергията е равна на "v" - честотата на някаква частица, като фотон - умножена по "h" - числото 6.62607015 × 10 ^ минус34, известно още като константа на Планк.
"v" в E = hv трябва винаги да е цяло число, като 1, 2, 3 или 6 492. Не се допускат дроби или десетични знаци. Значи, енергията по своята същност е дискретна, върви нагоре и надолу на стъпки от "h" (6.62607015 × 10 ^ минус34).
Новият килограм обединява E = mc ^ 2 и E = hv. Това дава възможност на учените да определят масата по отношение на константата на Планк, неизменна характеристика на Вселената. Международна коалиция от научни лаборатории се събра заедно, за да направи най-прецизните измервания на константата на Планк досега, сигурна до само няколко части на милиард. Масата на новия килограм съответства на енергията 1,4755214 пъти 10 ^ 40 фотона, които се колебаят със същите честоти като цезиевите 133 атома, използвани в атомните часовници.
Не е най-лесното нещо да се залепи в скала. Но, като идея, той е много по-преносим от цилиндър от платиново-иридиева сплав.
