Løbet om at omdefinere kilogrammet

I Paris ligger bagved en hvelvdør, der kræver tre nøgler til at låse den op, den mest værdifulde klump af platin-iridium i verden. For den uformelle observatør er det svært at tildele en monetær værdi til klumpen, men for en gruppe forskere er det en næsten uvurderlig metalbøjle, der giver guld et løb for sin værdi.

Denne klump er trods alt det utroligt vigtige job at være standard for kilogrammet. Men en international gruppe af forskere har svært ved at omdefinere kilogrammet og gøre dette værdsatte element forældet.

"Kilogram artefakt er faktisk en virkelig vidunderlig ting," siger Alan Steele, chefsmetrolog ved Canadas National Research Council. "Men det er ikke grundlæggende, det er ikke grundlæggende - det er bare en ting, og hvis noget skete med den ting, ville vi være i reelle problemer."

Steele er en del af en gruppe, der er krydsning for at omdefinere kilogrammet. Dens vægt ville ikke ændre sig - sugeren sidder stadig pænt på omkring 2,2 pund - men Steele og hans kolleger synes det er på tide for en masseopdatering, der er baseret på en "fundamental konstant" - en iboende universel ejendom, der ligner noget som lysets hastighed - i stedet.

Før du tror, ​​at kilo korstoget er en frynsegruppe gale forskere, er det ikke. Opdateringen kræver en "videnskabelig tour de force", siger Steele, fordi definere enheden baseret på grundlæggende konstanter kræver tre eksperimenter, i to forskellige metoder, i flere lande. Det er utrolig vanskeligt at opnå konsensus på tværs af alle tre eksperimenter i begge systemer. "Disse er bare rigtig smukke eksperimenter, med store, lette at forklare koncepter," siger han, "men mand er djævelen i detaljerne."

At finde ud af, hvordan man måler kilometrin, kræver at definere den grundlæggende konstant - kendt blandt fysikere som "Plancks konstant" - inden for en usikkerhed på 50 dele pr. Milliard. På engelsk? Det er ret, ret, ret præcist. Nogle kemiske laboratorier måler dette ved at beregne antallet af atomer i en kilogram siliciumsfære. Men andre bruger en fysik tilgang ved hjælp af en enhed kaldet en Kibble balance, der bruger energi og elektriske konstanter til at udføre måling. Tricket er, at kemi og fysik tilgange til at definere Plancks konstante må matche - og at gøre systemekvivalenterne aldrig sket før.

Omdefinering af vores måleenheder er "en begivenhed der sandsynligvis en gang i vores levetid", siger Stephan Schlamminger, fysiker ved Statens Institut for Standarder og Teknologi. Hans hold har fået en måling af Plancks konstant med en fejl på 34 dele pr. Milliard (i videnskaben, jo mindre er fejlen jo bedre, så 34 dele i milliard er absolut et godt tegn i forhold til branchens accepterede maksimum 50 dele i milliard). Hidtil er der en international konsensus om antallet, og Schlamminger håber at komme nærmere perfektion med en fejl på 20 dele pr. Milliard pr. 1. juli 2017, når Det Internationale Bureau for Vægter og Foranstaltninger samler alle de målinger, der skal indarbejdes i det internationale gennemsnit. Når alt dette sker, bliver det endelige nummer drøftet og stemt i november 2018.

"For slutbrugeren vil overgangen være sømløs; du ved ikke forskellen, "siger Schlamminger om forandringen. Men for det videnskabelige samfund vil omdefinering af disse enheder være uvurderlige og gøre den klump i Paris til et symbol på en ny forståelse af fundamentale målinger af universet - og det er en bragging lige de fleste klumper har bare ikke.