经过数十年的争论和广泛的测试,一个国际科学家小组可能最终会就一公斤的确切质量达成一致。
您可能认为一公斤的质量已经很明显了 - 它是 1,000 克,或 2.2 磅,对吧? 但事情比这更复杂,因为现在,一公斤的质量是由一个物理物体定义的——一块位于法国金库中的实心金属,被称为“金库”。国际公斤原型(IPK),或“Le Grand K”。
世界各地还有许多这种圆柱体的其他复制品,但一公斤本质上仅由 IPK 的重量来定义。 而且这是唯一的国际单位制 (SI)这仍然是由物理对象定义的。
这听起来相当疯狂——从科学的角度来看,确实如此。 尽管 IPK 的保护有多么严密,但随着时间的推移,它仍然会失去和获得原子——事实上,圆柱体似乎变得稍微重了一些多年来由于表面污染。
由于我们的许多科学假设都是基于公斤的质量以及其他六个国际单位的质量保持不变,所以这是一个大问题。 更不用说地球上的每个人都应该能够找出一公斤的确切质量,而不仅仅是那些能够使用 IPK 的人。
这就是为什么科学家们在过去二十年里一直试图建立一个独立于 IPK 的一公斤的设定质量。
但这并不像您想象的那么容易。 尽管可以确定公斤质量的实验在 20 世纪 70 年代就已提出,但直到去年,两种不同的方法才能够取得足够相似的结果,足以取代 Le Grand K。本周召开了一次会议讨论公斤的未来。
基本上,要在没有 IPK 的情况下定义一公斤,科学家需要知道普朗克常数,该常数将粒子的能量与其频率联系起来 - 但令人惊讶的是难以测量。
由德国国家计量研究所所长约阿希姆·乌尔里希 (Joachim Ullrich) 领导的一个团队成功做到了这一点构建两个完美的硅球每个的重量都等于一公斤,然后计算其中的每个原子。
另一个团队使用了一种称为瓦特天平的设备,其目的是通过对测试物体的电磁力进行称重来获得普朗克常数的值。
可以说,所有这些都花费了许多研究人员大量的时间。 但去年年底,《自然》杂志报道称,两个团队达成了一项协议,并成功地独立定义了普朗克常数,误差在十亿分之十二以内。 这些数值现已发布,正好赶上计划于 2018 年对 SI 单位进行更广泛的重新定义。
然而,这一切还没有完全确定。 现在,在确定普朗克常数的值之前,团队必须在 2017 年 7 月 1 日之前发布进一步的数据。
乌尔里希的团队现在正计划在此之前进行一次更精确的实验,如果普朗克常数的值出现很大差异,这将给工作带来很大麻烦。
但国际度量衡局(IPK 位于法国塞夫尔)的前质量部门负责人理查德·戴维斯 (Richard Davis) 相信这种情况不会发生。
“这列火车动力强劲,一定存在严重问题才会脱轨。”他告诉伊丽莎白·吉布尼自然。
如此看来,Le Grande K 或许终于可以迎来期盼已久的退役了。 如果您想知道它接下来会做什么,不用担心,它会被安全地存放在博物馆中。
“我们会保留它,”戴维斯说,“但它不会再定义任何东西了。”