Vědci hledají nový kilogram. Ten současný hubne

Několik světových laboratoří pracuje na nástupci takzvaného etalonu kilogramu, který je uložen v Paříži. Váleček vyrobený z platiny a iridia totiž nepatrně mění hmotnost. Nový kilogram už se nebude vázat k ničemu, co lidstvo vyrobilo, ale ke konstantám ve vesmíru.

Zdroj: ČTK/PA Autor: Tobias Hohenacker/CHROMORANGE

Dosavadní prototyp kilogramu leží v podzemí Mezinárodního úřadu pro váhy a míry na předměstí Paříže. Kilogram je pod třemi vývěvami v klimatizovaném trezoru uzamčeném třemi nezávislými zámky. Společně se šesti kopiemi.

Ani ty nejpřísnější podmínky ale nezabránily tomu, aby kilogram nezačal hubnout. Proto má být kilogram jednadvacátého odvozen od přírodních veličin, které jsou neměnné.

Američané „váží elektrickým proudem“

Metrologická laboratoř v Gaitherburgu je vybudována ve skále, dvacet metrů pod povrchem. Jen tak se vědci vyhnout otřesům, které by mohly jejich měření ovlivnit. Američané pro demonstraci používají wattové váhy vyrobené z lega. Na jednu stranu umístí závaží a váhy se vychýlí. Do rovnovážné polohy je vrátí elektromagnetický proud a cívka. Budoucí kilogram tedy nebude odvozen od konkrétní hmoty, ale od síly proudu, který je na něj potřeba vynaložit.

„Proměnili jsme měření hmotnosti v měření proudu. Proud můžeme měřit přesně. Je to lehké, dělá se to v metrologii už 20 let,“ ujišťuje fyzik Stephan Schlamminger. K dosažení toho skutečného kilogramu už nebude sloužit stavebnice z lega, ale přesný přístroj pracující ve vakuu, který si poradí s vlivy prostředí.

Stejně jako se metr nově odvozuje od rychlosti světla, a ne lidského výrobku, bude se kilo vypočítávat z hodnot, které jsou ve vesmíru stálé. Váhy totiž mohou v různých prostředích ukazovat různé hodnoty, například kvůli měnící se gravitaci. „V řadě zemí proto uděláme testy nanečisto. Za pomoci Planckovy konstanty a jejího promítnutí do kilogramu,“ plánuje Schlamminger.

Australané dokonale vyleštili křemíkovou kouli

Jiný způsob pro získání etalonu kilogramu zvolili australští vědci. Má jim k tomu pomoct nejkulatější objekt na Zemi. Jde o křemíkovou kouli, která byla vyleštěna do dokonalosti. Hodnota tohoto předmětu – jediného svého druhu na světě – je nevyčíslitelná. Australané chtějí k přesnému kilogramu dospět na bázi počítání atomů a měření dalších parametrů koule.

„V předchozích pokusech byly v kouli obsaženy všechny tři izotopy křemíku a vědci došli k závěru, že by to mohlo negativně ovlivnit hodnotu Planckovy konstanty. Nedávno ale přišly zprávy z fyzikálně technického ústavu v Německu, že se jim podařilo vyrobit kouli, která je monoizotopická,“ uvedl ve vysílání ČT24 generální ředitel Českého metrologického institutu Pavel Klenovský.

U většiny ostatních jednotek SI se už fyzikům podařilo problém se stanovením etalonu vyřešit tak, že jednotky navázali na základní přírodní konstanty. Jednotka hmotnosti je tou poslední, která vědcům ještě chybí. V metrologických laboratořích se ale pilně pracuje na tom, aby definice mohla být schválena na mezinárodní konferenci v roce 2017.

Video Události
video

Události: Hledání Svatého grálu hmotnosti