Idén elveszíthetjük az utolsó etalont is

Idén 125 éves a Sèvres-ben őrzött egy kilós tömeg etalon. A korosodó platina-iridium henger a végét járja: az utóbbi időben nem elég megbízható, sőt még hízott is.

A négy centiméter átmérőjű hengert 1889-ben ismerték el nemzetközi etalonnak, onnan kezdve közvetve mindent ehhez hasonlítunk, legyen az atomtengeralattjáró vagy egy zsák krumpli. A francia etalon alapján készítették el azokat a hengereket, amelyeket utána szétküldtek a világban, hogy más országok is ahhoz viszonyítsanak: vagyis mindenki ugyanazt értse egy kilogramm alatt. Ez a tulajdonság annak köszönhető, hogy a tömeg úgynevezett tranzitív mennyiség (lásd keretes írásunkat).

Tranzitív mennyiségek

Azok a mennyiségek tranzitívak, melyeket ha egymáshoz hasonlíthatunk, az adott mennyiség megmarad, továbbadódik: ha egy farönk ugyanolyan nehéz, mint egy kacsa, az adott kacsa pedig ugyanolyan nehéz, mint egy boszorkány, akkor végsősoron a farönk ugyanannyit nyom, mint egy boszorkány.

Forrás: AFP

Megpecsetélődhet a sorsa

A születésnapos hengert jelenleg is a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatalban őrzik, de több jubileumra valószínűleg már nem kerül sor. A csillagászat gigászi és a részecskefizika mikroszkopikus méretei olyan pontos tömegmérést kívánnak, amelyre az etalon megbízhatóan nem képes. Ráadásul 125 éves pályafutása alatt változott is: szennyeződések rakódtak rá, így több tíz mikrogrammot hízott. Ma már a különböző országokban őrzött, közös tőről fakadó etalonok sem egyenlő tömegűek. A többi alapvető mértékegységnél már felszámolták az etalonokat, és fizikai mennyiségekből származtatják azokat. A Hivatal idén novemberben esedékes konferenciáján végleg megpecsételődhet az apró henger sorsa is.

A kilogramm eredeti etalonja a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatalban Forrás: Bureau International des Poids et Mesures

Más módszerek

Az etalonon túl jelenleg két alternatív módszer létezik egy kilogramm meghatározására. Az "Avogadro projekt" szerint szilícium egykristályból építhető egy pontosan 1 kg-os gömb, melyben ismert az atomok darabszáma. Természetesen nem kell egyenként leszámolni azokat, a kristályszerkezetből következtethetünk rá. Ekkor egy másik mennyiségre, az atomtömegre támaszkodik a tömeg fogalma.

A másik megoldás egy elektromágneses mérlegen alapszik. Ennek egyik nyelvén az egy kilós etalon van, a másikat pedig egy tekercs egyensúlyozza. Ha tudjuk az egyensúlyban tartáshoz szükséges elektromágneses teljesítményt, akkor abból visszaszámolható a Planck-állandó - abból pedig származtatható a tömeg. A Planck-állandó pedig olyan, mint a fénysebesség, mindenhol mindig ugyanannyi.

Az Avogadro-projekt és a Planck-állandón alapuló úgynevezett Watt-mérleg kombinálásával kiejthető az egy kiló meghatározásából a francia fémhenger. Ez megszüntetné az etalontól való függőséget, ráadásul elviekben bármely labor pontosan számolhatná a tömeget. Ez az átállás ráadásul pontosítaná az amper meghatározását, sőt több származtatott mértékegységét is, mint a feszültég, vagy az ellenállás. A gyakorlatban leginkább a gyógyszerészek érezhetik majd az új kilogramm hatását.