Stadig nærmere nytt kilo

Ei ny Watt-vekt kan hjelpe oss med å endelig få redefinert hva et kilo er.

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

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

Foto: BIPM / Afp

En meter er lengden lyset flyr i vakuum på 1/299.792.458 sekund. Et sekund er tiden det tar et cesium-133-atom å bytte energitilstand 9.192.631.770 ganger.

Et kilo er vekten til en platinaklump som ligger i et hvelv i Paris.

Vi har sju grunnenheter i SI-systemet. Av disse kan seks – meter, sekund, ampere, kelvin, mol og candela – utledes av naturkonstanter. Kiloet kan ikke det, men nå har ei ny Watt-vekt fått oss enda et skritt på veien mot uavhengighet fra referansekiloet i Paris.

Flere veier til et kilo

Det har blitt foreslått flere forskjellige metoder for å knyttet kiloet opp mot naturkonstanter. En av metodene er å, ved hjelp av en helt perfekt kule, bestemme massen til et mol silisiumatomer. En annen er å bruke ei atomklokke som kombinerer kvantefysikk og relativitetsteori for å veie atomer med stor presisjon.

Men det som nå ligger an til å få æren av å definere et kilo er ei såkalt Watt-vekt. Fysiker Bjørn Hallvard Samset forklarer:

Watt-vekt

Denne maskina kan etter hvert gjøre kiloet i Paris overflødig.

Foto: NIST

– Løft en melkekartong. Uten å åpne den kan du som regel gjette omtrent hvor mye melk som er igjen. Grunnen er at du har løftet så mange melkekartonger før, og vet omtrent hvor mye kraft du må bruke på å løfte en full en. Det du egentlig gjør, er å måle tyngdekraften på melkekartongen opp mot styrken i armen din. En muskel/kraft-balanse.

Watt-vekta består av et magnetisk lodd som henger i ei snor, og dermed blir påvirka av tyngdekrafta. Rundt loddet ligger det en elektrisk krets som skaper et magnetisk felt, dette dytter loddet oppover. Vekta måler tyngdekraft mot magnetisk kraft, og dermed mot elektrisk strøm.

Forskere ved NIST i Maryland, USA, har nå lagd en Watt-vekt som skal kunne gi en særdeles nøyaktig måling av Plancks konstant, som er en fysisk konstant fra kvantefysikkens verden.

– Ved å måle denne konstanten med tilstrekkelig presisjon, blir det mulig å også gi en presis definisjon av et kilogram. Instrumentet deres virker veldig lovende, og jo flere som kommer med gode resultater her, jo bedre. Et lite steg i en lang prosess, men likevel veldig viktig – og ikke minst imponerende, sier Samset.

Han forklarer at hovedgrunnen til at vi jakter på en måte å knytte kiloet opp mot en naturkonstant er at vi vil ha kontroll på enhetene, vi vil ikke at de skal avhenge av noe som kan endre seg.

– Dersom sivilisasjonen går under, og det eneste som overlevde er en bok med definisjonene av enhetene våre, så vil vi at de neste som befolker jorden skal kunne gjenskape SI-systemet bare ved å gjøre noen veldig presise målinger.