Kilogram bukan lagi perkara. Sebaliknya, ia adalah idea abstrak tentang cahaya dan tenaga.
Pada hari ini (20 Mei), ahli fizik telah menggantikan kilogram lama - silinder platinum-iridium berusia 130 tahun yang beratnya seberat 2,2 kilogram (1 kilogram) yang duduk di dalam bilik di Perancis - dengan pengukuran abstrak, tidak berubah berdasarkan quadrillions zarah cahaya dan pemalar Planck (ciri asas alam semesta kita).
Dalam satu keadaan, ini adalah pencapaian yang hebat (dan mengejutkan). Kilogram tetap setakat sekarang. Ia tidak boleh berubah dari masa ke semasa silinder kehilangan atom di sini atau atom di sana. Ini bermakna manusia boleh menyampaikan unit jisim ini, dari segi sains mentah, kepada alien ruang. Kilogram kini merupakan kebenaran yang mudah, idea yang boleh dibawa ke mana-mana di alam semesta tanpa mengganggu untuk membawa silinder dengan anda.
Dan masih ... jadi apa? Secara praktiknya, kilogram baru seberat, dalam beberapa bahagian per bilion, sama seperti kilogram lama. Sekiranya anda menelan 93 kilogram (204 pound) semalam, anda akan menimbang berat 93 kilogram hari ini dan esok. Hanya dalam beberapa aplikasi saintifik yang sempit akan definisi baru membuat sebarang perbezaan.
Apa yang sangat menarik di sini bukanlah, secara praktikal, cara kita kebanyakan menggunakan kilogram akan berubah. Sungguh sial memang sukar untuk mendefinisikan satu unit jisim sama sekali.
Tentera asas yang lain telah lama difahami dari segi realiti asas. Yang kedua? Sekali, menurut National Institute of Standards and Technology (NIST), ia ditakrifkan dari segi perubahan jam pendulum. Tetapi kini para saintis mengerti detik kerana masa yang diperlukan atom sesium 133 untuk pergi melalui 9.192.631.770 kitaran melepaskan radiasi gelombang mikro. Meter? Itulah perjalanan jarak jauh dalam 1 / 299,792,458 kedua.
Tetapi massa tidak seperti itu. Kami biasanya mengukur kilogram dari segi berat badan - berapa banyak perkara ini ditolak pada skala? Tetapi itulah pengukuran yang bergantung kepada di mana anda melakukan sebaran sebenar. Itu silinder di Perancis akan lebih kurang jika anda membawanya ke bulan, dan bahkan sedikit lebih kecil atau sedikit kecil jika anda membawanya ke bahagian lain di bumi.
Seperti yang dijelaskan oleh NIST, kilogram baru adalah berdasarkan kepada hubungan asas antara jisim dan tenaga - hubungan yang dinyatakan dalam E = mc ^ 2 Einstein, yang bermaksud tenaga bersamaan dengan masa jisim kelajuan cahaya kuasa dua. Massa boleh ditukar kepada tenaga dan sebaliknya. Dan, berbanding dengan jisim, tenaga lebih mudah untuk diukur dan ditentukan dalam istilah diskret.
Itulah terima kasih kepada persamaan lain, bahkan lebih tua daripada E = mc ^ 2. Ahli fizik Max Planck menunjukkan pada tahun 1900 bahawa E = hv, menurut NIST. Dia menunjukkan bahawa, pada skala yang cukup kecil, tenaga boleh naik dan turun, dan hanya dalam langkah. E = hv bermakna tenaga adalah sama dengan "v" - frekuensi beberapa zarah, seperti foton - didarab dengan "h" - nombor 6.62607015 × 10 ^ minus34 juga dikenali sebagai pemalar Planck.
"v" dalam E = hv mesti sentiasa integer, seperti 1, 2, 3 atau 6,492. Tiada pecahan atau perpuluhan yang dibenarkan. Oleh itu, tenaga adalah diskret semula, naik dan turun dalam langkah-langkah "h" (6.62607015 × 10 ^ minus34).
Kilogram baru membawa E = mc ^ 2 dan E = hv bersama-sama. Itu membolehkan para saintis menentukan massa dari segi pemalar Planck, ciri yang tidak berubah alam semesta. Satu gabungan makmal sains antarabangsa datang bersama-sama untuk membuat pengukuran yang paling tepat dari konstan Planck, tertentu dalam hanya beberapa bahagian satu bilion. Jisim kilogram baru sepadan dengan tenaga 1.4755214 kali 10 ^ 40 foton yang berayun pada frekuensi yang sama seperti atom caesium 133 yang digunakan dalam jam atom.
Ia bukan perkara termudah untuk melekat pada skala. Tetapi, sebagai idea, ia lebih mudah alih daripada silinder aloi platinum-iridium.
