Fysik Kiloet skal på slankekur Verdens mest udbredte mål for masse – kiloet – er ikke til at stole på længere. Det er konklusionen, efter endnu en kontrolmåling har påvist, at den gamle originale kilogramcylinder har taget på. Af JesPer friMAnd F ysikere har ved kontrolmålinger fundet frem til, at den oprindelige standardcylinder for kiloet, der bruges til at definere enheder for masse, har taget mindst ti mikrogram på. Standarden for kilogrammet opbevares i en montre nær Paris, og der findes desuden et antal officielle kopier af standardkilogrammet rundt om i verden. Men alle disse vejer nu lidt forskelligt – altså ikke præcis det samme, hvilket de ellers burde. De forskellige officielle metalcylindre er alle lavet i slutningen af 1800-tallet og bliver brugt som standard for alle massemålinger. Og selv om 10 mikrogram ikke lyder af meget, så kan afvigelsen betyde, at videnskabelige eksperimenter, hvor masse indgår, ikke er valide og medvirke til forkerte opmålinger i forbindelse med handler af eksempelvis radioaktive materialer som i henhold til international lovgivning kun må sælges i ekstremt små mængder. 1790’erne, og der blev samtidigt indført standarder for andre mål. Vi fik blandt andet metermålet på samme tid. Men hvor meteren i dag er veldefineret ud fra en fysisk konstant, der kan efterprøves: 1 meter er lig med den distance, som lys tilbagelægger i det tomme rum i tiden 1/299.792.458 af et sekund, har kilogrammet derimod har ikke en sådan fysisk konstant at læne sig mod. Kilogrammet, som befinder sig i en topsikret boks ved Paris, er blot en cylinder lavet af platin, som er 39,17 millimeter høj og har en tilsvarende diameter. Og på basis af den er der så udført et antal oprindeligt identiske kopier. Derved hænger hele verdens mål for masse op på en gammel platincylinder, der har vægtproblemer. Partiklerne tynger Problemet i at have en fysisk genstand som standard, eftersom den kunne tage på i vægt, var velkendt allerede for de fysikere, som fremstillede den. Derfor udførte de standardkilogrammet med form som en cylinder, der har et mindre overfladeareal, end en tilsvarende kasseform eksempelvis har. Endvidere har man fra begyndelsen beskyttet cylinderen på alle tænkelige måder. Den befinder sig blandt andet i filtreret luft og ved konstant temperatur. Men selv de mest omhyggelige forholdsregler har ikke kunnet forhindre, at der over en lang årrække lægger sig minimale partikler på cylinderens overflade. Fysikerne, der overvåger kilogrammet, har ved hjælp af røntgenspektroskopi observeret, at minimale mængder af kviksølv og kulstoffer har ophobet sig på overfladen. Ophobningerne kan godt renses af, men problemet, som fysikerne slås med, er, at det originale kilogram og de forskelige kopier på renses på forskellige tidspunkter og med forskellige metoder, afhængigt af ophobningens beskaffenhed. Dette medfører, at ingen af verdens mål for kilogram i øjeblikket vejer det samme på noget tidspunkt. For at undgå vægtøgning af kilogrammet fra rensningen og frem til en ny standard ligger klar, har man forsøgt at indføre endnu strengere opbevaringskrav. Blandt andet ved at opbevare cylindrene i ultraviolet lys, som nedbryder kulstofatomernes bindinger og opløser kulstofforureningen løbende. Men metoden er endnu ikke 100 procent effektiv og løser desværre ikke problemet med kviksølvforureningen. Fysikernes hovedbrud Kilogrammets vægtforøgelse har derfor givet fysikerne hovedbrud, og de står over for to opgaver, som skal løses. Det originale eksemplar og de officielle kopier af kilogramcylinderen skal renses for urenheder, så de alle igen vejer det samme, og så skal det defineres, hvad et kilogram egentligt er, og dette skal gøres ud fra en fysisk konstant, som eksempelvis lysets hastighed eller tyngdekraften. Problemet, som fysikerne står med, er det ganske abstrakte, at der ikke på noget tidspunkt er blevet lavet en definition af et kilo. Et kilo er det, som cylinderen i Paris nu engang vejer, og det er en uholdbar situation, hvilket kontrolmålingerne nu har eftervist. Kiloet blev indført som standard i Frankrig i slutningen af FAKTA Der findes i dag fortsat et levn bestående af et utal af vægt, hastighed, kraft og rumfangsmål med flere. Men i de fleste af verdens lande, på alle universiteterne samt i de videnskabelige kredse har man valgt at benytte SI Systemet. SI Systemet er et kohærent enhedssystem etableret af Meterkonventionens medlemslande i 1960 med det formål at skabe et praktisk enhedssystem, der kunne bruges ved alle typer målinger – for eksempel mekaniske, elektriske og kemiske. SI består siden 1996 af to typer enheder, basisenheder og afledede enheder. En ny, kugleformet standard Grundet de fortsatte problemer i forhold til fremtidig forurening af det cylindriske kilogram arbejder forskerne på højtryk med at finde en løsning med en ny standard for definition af kiloet – en definition, som kan eftervises ud fra en fysisk konstant, og derved altid sikre, at man kan definere, hvad et kilogram er. 28 Maskinmesteren april 2014
Download PDF fil