Újabb etalon megy nyugdíjba

A kilogramm is követi a métert.

Az amerikai szabványügyi hivatal szakemberei hosszú évek kísérletei után elérkezettnek látták az időt, hogy a kilogrammot a Planck-állandó alapján definiálják újra. A Planck-állandó teremt kapcsolatot a fotonok energiája és frekvenciája között, és az Einstein-féle híres energia-tömeg ekvivalenciaegyenlet alapján megfeleltethető a tömegnek. A definícióhoz nagyon pontosan meg kellett mérni a Planck-állandót, amelyhez az úgynevezett Watt-mérleget használták. Ezt valóban kétkarú mérlegként kell elképzelni, amelynek egyik karjára egy ismert súlyt helyeznek el, a másik karját pedig mérhető árammal működtetett elektromágnessel egyensúlyozzák ki. Ily módon a kutatók 0,0000036 százalékos pontossággal megmérték a Planck-állandót.

E mérést még sok független kutatócsoport meg fogja ismételni szerte a világon. Az eredményeket a két év múlva rendezendő nemzetközi mértékügyi kongresszuson értékelik, és akkor fognak szavazni a kilogramm új definíciójáról. Ekkor pedig a nemzetközi kilogrammetalon elveszíti szabványmeghatározó jogát. Várhatóan a Louvre Múzeumban helyezik el a már korábban nyugdíjazott méteretalon mellett.

Ezzel a mérés szabványosításának dicsőséges korszaka zárul le. Ma már alig elképzelhető, hogy a felvilágosodás kora előtt mekkora káosz volt a mértékegységek között. Minden megyének, néha minden városnak saját mértékegységei voltak, amelyek között gyakorlatilag önkényes volt az átváltás. Ez nagyon megnehezítette a kereskedelmet, hiszen senki nem lehetett biztos abban, hogy a portékáját egy másik városban hogyan fogják lemérni, és mekkora árat határoznak meg ez alapján.

A francia forradalom idején, 1795-ben Franciaországban törvénybe foglalták, hogy az általános tömegegység – a gramm – az egy centiméter élhosszúságú kockányi, 0 Celsius-fokos víz tömege lesz. Mivel a köznapi életben mérendő tömegek sokkal gyakrabban vannak az ezergrammos tartományban, így hamar felvetődött, hogy a gramm helyett a kilogramm legyen a tömeg alapmértékegysége. Értelemszerűen adódott, hogy ennek meghatározásához az egy deciméter élhosszúságú kockányi térfogatú vizet vegyék, de csakhamar technikai nehézségek merültek föl. A víz ugyanis nem 0, hanem 4 Celsius-fokon a legsűrűbb, a változó sűrűségű víz ugyanakkora térfogatban pedig eltérő tömeget adhat.

A megoldás – gondolták akkor – az, ha nem a folyékony vízre, hanem egy szilárd fém testre alapozzák a kilogramm definícióját. 1799-ben ezért készítettek egy etalont tiszta platinából, amelyet a francia levéltárban helyeztek el, ez lett a „levéltár kilogrammja” (kilogramme des Archives), és a XIX. század végéig ez funkcionált de facto nemzetközi kilogrammetalonként. 1875-ben a méteregyezmény nyomán aztán új etalont, pontosabban három etalont készítettek. Ezeket összehasonlították a levéltári kilogrammal, és az egyiket, amelyik pontosan ugyanolyan súlyúnak bizonyult (persze itt a pontosság mindig csak a kor mérési színvonalát figyelembe véve értendő) definiálták a nemzetközi kilogramm-prototípusként 1889-ben. Ez van azóta is a BIPM raktárában. Érdemes észrevenni, hogy 1799-ben milyen nagyszerű tudományos teljesítmény volt olyan etalont alkotni, amely kilencven évvel később is megállta még a helyét.

Az ugyancsak platinából gyártott méteretalon már fél évszázada átadta a helyét a sokkal pontosabb, de nem annyira elegáns képletnek. Először 1960-ban definiálták a métert a 86-os tömegszámú kripton sugárzási hullámhossza alapján, majd 1983-ban ezt is elvetették. Jelenleg egy méter az a távolság, amelyet a vákuumban haladó fény a másodperc 299792458-ad része alatt megtesz.