I motsetning til andre SI-enheter, er kilogrammet fortsatt definert av et fysisk objekt. (Bilde: Colourbox)

Thetasonde-XPS

Hvor mye veier egentlig ett kilogram?

Forskere mistenker at det veier mindre enn før.

SI-enhetene

  • Et kilogram: enheten for masse - vekten til en sylinderformet metallegering under glasslokk i utkanten av Paris
  • Et mol: enheten for antall - antall enheter tilsvarende antall atomer i 12 gram av rent karbon-12.
  • En candela: enheten for lys - styrke i lysintenisitet fra en lyskilde som sender ut monokromatisk lys med en frekvens på 540x1012 herz, med energiutsending på 1/683 watt per steradian.
  • En kelvin: enheten for temperatur - brøkdelen 1/273.16 av den termodynamiske temperaturen vannets (rent H2) trippelpunkt.
  • En ampere: enheten for elektrisk strøm - mengde konstant strøm som trengs for å skape en tiltrekkende kraft på 2 × 10-7 newton per meter ledning mellom to rette, parallelle ledere som er plassert èn meter fra hverandre i vakum.
  • En meter: Enheten for lengde - den strekningen lyset rekker å legge bak seg i løpet av 1/299 792 458 sekund.
  • Et sekund: Enheten for tid - tiden det tar for et cesium-133- atom å bytte energitilstand 9 192 631 770 ganger.

Mens standardmåleenhetene meter, sekund, ampere, kelvin, mol og candela er basert på fysiske konstanter, er kiloet basert på et fysisk objekt.

Nå er det usikkert hvor mye ett kilogram egentlig veier.

Delte universet

England og Frankrike avtalte under kolonitiden på 1800-tallet å dele verden (og universet) mellom seg. For å få dette til, ble det etablert måleenheter for tid, lengde og masse. Den metriske konvensjon ble undertegnet i 1875.

Siden den gang har vitenskapen utviklet sine metoder for å måle både tid og lengde mer nøyaktig.

Et sekund er i dag teknisk definert ut fra strålingen fra cesium-133 atomet ved absolutt nulltemperatur på Kelvin-skalaen.

Ved hjelp av denne enheten definerer man så avstand ved hjelp av lyshastigheten i meter per sekund.

Système Internationale d'unitès

Men definisjonen for masse er fortsatt den samme, nemlig en sylinderformet metallegering av platina (90 prosent) og iridium (10 prosent), som ligger forseglet under tre konsentriske glasslokk i Bureau International des Poids et Mesures i Sèvres i utkanten av Paris.

Denne sylinderen er den ultimate standardreferansen på et kilogram i henhold til Système Internationale d’unitès, eller SI, og kalles International Prototype of the Kilogram, IPK.

Ingen har ennå funnet på en mer nøyaktig måte å måle masse på enn å ta den parisiske metallsylinderen ut av sin sarkofag, og kalibrere vektene.

Les også: Kaldere enn det absolutte nullpunkt

Legger på seg

Problemet er bare at de konsentriske glasslokkene ikke har forseglet metallklumpen tilstrekkelig, slik at den derfor over tid har lagt på seg, som følge av luftforurensning.

Den har også gjentatte ganger blitt forsøkt renset, noe som gjør at kilogrammet mister masse.

Usikkert

Utviklingen er imidlertid vanskelig å måle med nøyaktighet, og det hersker derfor usikkerhet rundt hvor mye et kilogram egentlig er.

Ifølge forskerne ved Newcastle har kiloet lagt på seg noen titalls mikrogram, men det er uklart om disse mikrogrammene har blitt vasket vekk, og om tidligere rensemetoder har vasket vekk litt av sylinderen også, slik at kilogrammet veier mindre enn før.

I tillegg er kilogramssklumpen blitt replisert i flere laboratorier over hele verden.

Nytt instrument

Nå vil to forskere ved Newcastle University rense kilogrammet med et nytt måleinstrument, kalt Theta probe X-ray Photoelectron Spectroscopy, eller Thetasonde-XPS.

Denne vil lage et tverrsnitt av sylinderen for å måle overflaten, for så å ta et organisk avtrykk med den argonnbaserte Thetasonde-XPS.

– Selv om endringene i kiloegrammet er svært små, så vil den globale påvirkningen av en liten variasjon kunne bli enorm, fordi masse er en så grunnleggende måleenhet, sier Cumpson i en pressemelding.

Les også: Flyvende spion veier 16 gram

Kvantemekanisk definisjon

Den internasjonale komitéen innen vekt og måleenheter skal imidlertid treffes neste år for å diskutere en eventuell endring på definisjonen av et kilogram.

Muligens vil den internasjonale komitèen knytte en ny målemetode opp mot Plancks konstant, et tall innen kvantemekanikken som knytter et fotons energi opp mot fotonets bølgelengde.

Man kan dermed bruke en supersensitiv elektromekanisk vekt til å definere kilostandarden opp mot Plancks konstant.

Problemet er at denne vekten, en såkalt watt-vekt, er ekstremt dyr. Fysikerne ønsker likevel en ny metode, slik at kiloegrammet kan komme nærmere en universell sannhet.

Kiloegrammet vil da slutte seg til rekkene av de seks andre internasjonale måleenhetene, som alle er definert ut fra fysiske konstanter.

Les også:

Apple tar patent på iMølle

Vil sveise på 4000 meters dyp

En feil her vil true hele Nordens strømforsyning

Derfor har vi fortsatt flyalarm