Bilim adamları, fiziksel referans nesneler yerine matematiksel, ölçülebilir sabitlere güvenerek standart ölçü birimlerini belirleyebileceğimiz yolları yeniden tasarlıyorlar.
Metrik dönüşümün temellerine aşinaysanız , 2,2 poundun 1 kilograma eşit olduğunu bilirsiniz. Ama bir kilogram tam olarak ne kadardır? Ölçü birimi gibi soyut bir kavram nasıl tanımlanır? 1875'ten beri, bir kilogramın tam ağırlığı, yüzde 90 platin, yüzde 10 iridyumdan oluşan bir alaşımdan yapılmış ve Paris dışındaki çevresel olarak düzenlenmiş bir kasada kilitli duran bir silindir olan Kilogramın Uluslararası Prototipi tarafından tanımlanıyor . Her 40 yılda bir kaldırılır ve dünya çapında yarım düzine kopya ile karşılaştırılır ve bunlar da dünya çapında kopya ağırlıkları için model olarak kullanılır.
Bu sistem 19. yüzyılın sonlarında iyiydi. Ancak günümüzde, farmasötik üretim, kimya, astrofizik ve diğer çabalar için gereken süper hassas ölçümlerle artık o kadar iyi çalışmıyor. Buna başka bir sorun da ekleyin - yaklaşık bir buçuk asır sonra , büyük olasılıkla yüzeyinde yavaş yavaş biriken kirleticiler sayesinde ağırlık kazandı .
Bu nedenle, bir kilogramı tartmanın ne anlama geldiğini kontrol eden yönetim organı olan Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi , fiziksel bir standarttan doğadaki bazı temel standartlara dayalı bir fiziksel standarta geçmekle ilgileniyor - bilim adamlarının dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlarda kopyalayabilecekleri bir şey. gezegen.
ABD hükümetinin Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) araştırmacıları, sorunu çözebilecek bir atılım yaptıklarını söylüyor. NIST-4 adlı yeni bir makineyi kullanarak, Planck sabiti için daha kesin bir değer belirlediler , tek bir foton tarafından iletilen enerji miktarını hesaplamak için kuantum fiziğinde kullanılan gerçekten küçük bir sayı (ve temel bir fiziksel nicelik).
Planck sabiti kilogramı tanımlamak için de kullanılabilir, çünkü bu da temel bir sabittir - evrenimizde değişmeyen bir şey - ve bilim adamları bunun ne olduğunu belirlemek için deneyler yapabilirler. NIST fizikçisi Stephan Schlamminger bir e- postada , "Birimi düzeltip doğaya sorabiliriz, 'Bu birimleri kullanarak temel sabitin sayısal değeri nedir?" Dedi . "Sayısal değerini sabitleyebilmek ve birimlerin boyutunu belirlemek için deneyleri kullanabiliriz."
Planck'ın sabitini daha kesin bir şekilde hesaplamak için, NIST araştırmacıları , tekniği icat eden İngiliz fizikçinin adını taşıyan Kibble dengesi adı verilen bir cihaz kullandılar . Schlamminger, cihazın "elektrik gücünü mekanik güçle karşılaştırdığını" söyledi. "Güç, watt cinsinden ölçülür. Mekanik güç, kuvvet çarpı hız ile verilir. Terazide kuvvet, bir kütle standardının ağırlığıdır. Elektrik gücü, iki frekansın ve Planck sabitinin bir ürünü olarak ölçülebilir. gerilim ve direnci ölçmek için kullanılan iki kuantum mekaniksel etkiyle ilgili. Dolayısıyla, kütle birimi Planck sabitine bağlanabilir. "
İşte NIST fizikçisi Darine Haddad'ın Planck sabitinin önemini açıklamak için bir fincan kahve ve küp şeker kullandığı bir video:
2016'da NIST bilim adamları , Planck sabiti milyarda sadece 34 parça belirsizlikle, ki bu oldukça kesin olan bir ölçüm yayınladı . Ancak deneyler yapmaya devam ettiler ve artık üzerinde çalışacakları verilerle birkaç yılları olduğuna göre, küçük sayıyı daha da geliştirdiler. Yeni NIST ölçümü, Planck sabitini 6,626069934 x 10−34 kg ∙ m2 / s olarak belirledi ve belirsizlik milyarda yalnızca 13 parça.
NIST araştırmacıları, Kanada'dan Güney Kore'ye kadar çeşitli ülkelerde Planck sabiti için en kesin değeri bulmak için yarışan çok sayıda bilimsel ekipten biridir. Schlamminger, bazılarının Kibble dengesi ile deneyler yaptığını, diğerlerinin ise son derece yuvarlak bir silikon küredeki silikon atomlarının sayısını belirledikleri X-ışını kristal yoğunluğu yöntemini kullandığını söyledi.
NIST fizikçisi, Planck sabitinin ölçümlerindeki belirsizlik derecesini, yayınlanan değerden bile daha fazla, milyarda 11 parçaya düşürmenin mümkün olabileceğini belirtti. Ancak yayınlanan sayının kilogramı yeniden tanımlamaya yeteceğini umuyorlar dedi.
Şimdi Bu İlginç
1900'de Planck sabiti tasarlayan Nobel ödüllü Alman fizikçi Max Planck , 1944'te Adolf Hitler'e yapılan başarısız suikast girişimine karışan bir oğlu Erwin'e sahipti. Erwin, babasının Nazi'ye yazdığı bir mektuba rağmen 1945'te idam edildi. diktatör hayatı için yalvaracak.
