NRK Meny
Normal

Forskere lanserer ny metode: Klokkevekta kan redefinere kiloet

Fysikere krever en mer nøyaktig definisjon av et kilogram - en ny klokkevekt kan være løsninga.

FRANCE-SCIENCE-MEASURE-KILOGRAM-FILES FRANCE-SCIENCE-MEASURE-KILOGRAM-FILES

Referansekiloet som ligger i Paris er utdatert - fysikere er nå på jakt etter en ny måte å definere kiloet på.

Foto: BIPM / Afp

Sannsynligvis har du aldri kjent på behovet for å for å omdefinere kiloet, for de fleste av oss er et kilo et kilo - ferdig med det.

For fysikere stiller saken seg litt annerledes, de er nemlig ikke fornøyde med nøyaktigheten til referansekiloet som ligger i et hvelv i Paris.

– En supernøyaktig kvartsklokke

I fjor skrev vi om de to nye metodene som ble foreslått som nye kilodefinisjoner - kort oppsummert går den ene metoden ut på å måle en superrund kule, mens den andre metoden er å balansere tyndekraft mot elektrisk kraft med voldsom presisjon.

Nå har en tredje metode blitt lansert - en atomklokke.

– Det forskerne har laget er egentlig en ny, supernøyaktig versjon av kvartsklokken, nå med atomer istedenfor lys. Ved hjelp av en blanding av kvantefysikk og relativitetsteori klarer de å bruke den til å veie atomene like presist som de to andre metodene som har blitt lansert, forklarer fysiker Bjørn Hallvard Samset til NRK.no.

– Kan lede til store oppdagelser

Forskerne utnytter seg av det faktum at atomer både er partikler og bølger, og derfor kan sende dem gjennom et interferometer - en innretning som får atomene til å fly to veier på én gang.

– De lar en av delene fly langt og den andre kort, før de kombineres igjen. Forskjellen i lengde gjør at kvanteegenskapene blir litt endret, og ved å måle dette kan vi regne ut hvor mye masse atomet har.

Samset forklarer at dette er den første metoden som klarer å gjøre en så detaljert måling av noe så lite, og at det potensielt kan lede til store oppdagelser fremover.

– Det stilige er at de faktisk kan konkurrere med metodene måle-ekspertene har brukt årevis på å utvikle, men på en helt annen måte. Her har vi ikke et helt kilo som vi måler med høy presisjon, men heller ett atom som så må ganges opp mange, mange ganger for å få et kilo.

Hvorfor trenger vi et nytt kilo?

For å skjønne behovet for en ny måte å måle kilo på, er det greit å forstå hvordan vi måler de andre grunnenhetene i SI-systemet (se faktaboks).

Vi har sju grunnenheter - meter, sekund, ampere, kelvin, mol, candela og kilo. Alle de andre enhetene i SI-systemet - for eksempel watt, hertz og newton - kan utledes av disse.

Felles for de seks førstnevnte grunnenhetene er at de støtter seg på naturkonstanter.

Før var meteren en stav som lå i Paris - beregna på avstanden fra Nordpolen til ekvator. Problemet er at en metallstav kan utvide seg og trekke seg sammen avhengig av temperatur, eller den kan miste noen atomer på enden.

– Så begynte vi å forstå hvordan lys fungerte. Og på et tidspunkt oppdaga vi at bølgelengden av en spesiell type lys kunne bestemme meteren, forklarer Samset.

Skulle alle linjaler og målebånd i verden på mystisk vis fordufte vil vi fortsatt kunne vite hva en meter er - nemlig lengden lyset flyr i vakuum på 1 / 299.792.458 sekund. Dette vil aldri forandre seg - en naturkonstant.

– Vi har lagd et byggverk av all den moderne fysikken. Det er unødvendig i dagliglivet, men gjør at vi kan bygge opp alt fra bunnen av dersom vi skulle trenge det, forklarer han.

En klump i et hvelv

For kiloets del stiller saken seg derimot annerledes. Et kilo er vekten på en 133 år gammel klump som ligger i et hvelv i Paris.

Prototyp-kiloet ble lagd i 1879, og er en legering som består av 90 prosent platina og 10 prosent iridium.

I tillegg ble det lagd et sett med lignende kilogramklumper som skulle fungere som reserver eller referansepunkter hvis man trengte sammenligninger.

I 1988 utførte metrologer en grundig test på kiloet, og fant ut at prototypkiloet og referansekiloene ikke lenger veide det samme.

Dermed starta jakten på det nye kiloet - noe som kunne definere det ut fra en naturkonstant.

Vi vet fortsatt ikke hvilken metode som vinner kampen om kilodefineringa, men lover å komme tilbake til saken så snart en metode har gått seirende ut.