Fyzika | Materiál

Kilogram má po více než sto letech jinou definici. Platino-iridiový válec jde do důchodu

Roku 1901 byl rozhodnutím Generální konference pro míry a váhy definován jako jednotka hmotnosti kilogram. Byl zvolen tak, aby odpovídal hmotnosti jednoho litru vody při teplotě, při které má voda maximální hustotu (3,98 °C) a při normálním atmosférickém tlaku (760 mm Hg). To se však v pondělí 20. května 2019 změnilo.

Kilogram byl až do neděle poslední jednotkou SI, která byla definována pomocí prototypu. Ten měl v tomto případě podobu platino-iridiového válce, který byl před 130 lety uložen v trezoru u Mezinárodního úřadu pro míry a váhy na pařížském předměstí Sèvres.

Proč prototyp nevyhovoval?

Na základě prototypu bylo vyrobeno osmdesát identických kopií, které sloužily jako etalony v různých členských státech. V Česku uchovává kopii s číslem 67 Český metrologický institut. Původní prototyp však během více než stovky let své existence ztratil přibližně 50 mikrogramů své hmotnosti. S ohledem na to, že definice jednotky byla vztažena vůči němu, to znamenalo poměrně nepříjemný problém.

Klepněte pro větší obrázek 
Kopie prototypu kilogramu

Příčiny ztráty hmotnosti válce ze slitiny platiny a iridia nejsou zcela jasné. Mohlo k ní dojít vlivem ztráty atomů vodíku, podezření padá i na lidský faktor, kdy při manipulaci s prototypem mohlo dojít k jeho odírání. Dalším potenciálním rizikem definice vztažené k fyzickému objektu byla možnost jeho ztráty či odcizení.

Seznam nevýhod můžeme zakončit například tím, že definici kilogramu nebylo v podstatě možné předat jinak než v jeho fyzické podobě. Právě z výše uvedených důvodů bylo nutné přijít s novou definicí, na jejímž základě je možné kdykoli a kdekoli vyrobit odpovídající etalon.

Co je tedy jeden kilogram?

V roce 2018 se vědecká obec rozhodla, že je nutné definovat jednotku hmotnosti jiným způsobem než v podobě fyzického standardu. Hlavní roli v novém pojetí hraje Planckova konstanta – fyzikální veličina s rozměrem momentu hybnosti.

Od pondělí 20. května 2019 je podle soustavy SI kilogram definován pomocí metru a sekundy zafixováním hodnoty Planckovy konstanty na přesné hodnotě 6,62607015×10−34 kg⋅m2⋅s−1. Je jasné, že toto vyjádření je podstatně abstraktnější než představa kovového válečku.

Laikům může nová definice připadat komplikovaná a obtížně srozumitelná, ale Wolfgang Ketterle, držitel Nobelovy ceny a profesor fyziky na Massachusettském technologickém institutu, to tak nevidí. „Pojmově je definice velmi jednoduchá,“ říká.

Pro každodenní život nebude tato změna znamenat v podstatě nic podstatného. V první řadě je nový standard nutný pro vědce, kteří do svých výpočtů mohou použít jednoznačně stanovenou hodnotu.

Diskuze (30) Další článek: Boeing dokončil aktualizaci softwaru problémového letadla 737 Max 8. Udělá z něj nejbezpečnější stroj na nebi

Témata článku: Příroda, Lidé, Fyzika, Materiál, Prototyp, Definice, Česká republika, Etalon, Kopie, Jednotka, Hmotnost, Kilogram, Nová definice, Nobelova cena, Planck, Válec