Килограмът отслабва и много международни учени, включително някои от Националните лаборатории Sandia, са съгласни, че е време да го предефинират. Учените се надяват да предефинират килограма, като го базират на стандартите на универсалните константи, а не на артефактния стандарт.

килограмът

Международният прототип Kilogram (IPK) или „Le Grand K“, направен през 1880-те, е пръчка от платинено-иридиева сплав, съхранявана в трезора близо до Париж. „Идеята е да замените единичния главен килограм с нещо, основаващо се на физически константи, а не с артефакт, който може да бъде повреден случайно“, казва машинен инженер Hy Tran, ръководител на проекта в Лабораторията за първични стандарти (PSL) в Sandia.

От седемте мерни единици в Международната система, или SI, килограмът е единствената основа, все още дефинирана от физически обект. В допълнение, копията на килограма се променят с течение на времето или чрез наддаване или отслабване в сравнение със стандартния килограм.

Целта на предефинирането на килограма се основава на намаляване на риска, казва Тран. „В дългосрочен план предефинирането - особено ако се извършва правилно - е от полза поради намаляването на риска и защото може да даде възможност за по-добри измервания в бъдеще“, казва той.

Чрез замяна на основния килограм - Le Grand K - с единица, базирана на физически константи, изследователите в множество лаборатории и в националните измервателни институти биха могли да установят проследимост, казва той.

Тран казва, че килограмът ще остане килограм; променя се само начинът, по който ще бъде дефиниран. Той казва, че най-рано килограмът ще бъде предефиниран през 2011 г.

„Ако и когато се извърши предефинирането, това ще бъде направено по такъв начин, че да има минимално или никакво практическо въздействие с други измерени величини“, казва Тран. „С други думи, ако бъде предефиниран така, че да осигури по-добро от 10 части на милиард споразумение - вместо 20 части на милиард споразумение - тогава няма да видим големи промени веднага.“

Въз основа на настоящата официална дефиниция на килограм (масата на 1-килограмовия прототип) и експериментално разпространение в стандартните лаборатории, несигурността (95 процента доверие) в килограма на PSL е около 40 части на милиард, в сравнение с IPK.

Една част на милиард е приблизително съотношението на площта на квадрат 3/32 инча отстрани по отношение на площта на футболно игрище на регулаторния НФЛ (включително крайните зони или 120 ярда на 53-1/3 ярда), Тран казва.

Целта, първоначално предложена от Bureau International des Poids et Mesures (Международното бюро за тежести и мерки), беше да се получи една от алтернативните дефиниции за килограми, като експериментално измерване на силата върху ватния баланс (или преброяване на атоми върху силициевата сфера) и извличането на килограма, съчетано с експериментални измервания на прототипа килограм с точност до 20 части на милиард.

Физикът от Сандия Харолд Паркс се съгласява, че предефинирането на килограма е неизбежно и казва, че има няколко проблема, които трябва да бъдат решени, преди да бъдат предефинирани.

„Методът за определяне на килограма е с най-добър смисъл за тези от нас в електрическата метрология и досега е най-точен“, казва той. „Но се разглеждат и други предложения, като тези, базирани на преброяване на броя на атомите в силициев кристал.“

Ватният баланс се основава на идея, която сравнява електрическата и механичната мощност с висока степен на точност, казва той.

Конфликтите между резултатите от баланса на вата и експериментите за преброяване на атоми също ще трябва да бъдат разрешени, казва Паркс.

„Експериментът с баланс на вата на NIST (Национален институт по стандарти и технологии) постигна точността, необходима за предефиниране на килограма, но експериментът ще трябва да бъде потвърден от други групи, за да бъдат резултатите напълно приети,“ казва той.

Тран казва, че предефинирането на килограма ще има малко въздействие върху лабораторията за първични стандарти или по-широкия комплекс от ядрени оръжия. Лабораторията разработва и поддържа първични стандарти, проследими до националните стандарти и калибрира и сертифицира референтни стандарти на клиентите.

„Това не би трябвало да засегне PSL или комплекса, ако международната метрологична общност гарантира, че те напълно вземат предвид несигурностите, необходимия експериментален апарат за реализиране на килограма и проблемите с изпълнението, преди да се съгласят с предефинирането“, казва Тран.

В подготовка за промяната, служителите на PSL поддържат актуална информация в областта на метрологията и стандартите. Персоналът също така участва в дейности по стандартизация, за да гарантира, че всеки преход ще бъде гладък.