كم يزن الكيلوغرام ؟ .. العلماء يقتربون من الحل

بعد سنوات من العمل الدؤوب والمضني، يقترب العلماء من التوصل إلى اتفاق بشأن تجارب لتحديد وزن الكيلوغرام ومعرفة مقدار “وزن الكيلوغرام”، الذي يتم تحديده حاليا بكتلة فيزيائية يطلق عليها اسم “الكيلوغرام الأولي الدولي” IPK.

وطوال عقود، يحاول العلماء المختصون بعلم القياس والموازين أن يحيلوا تلك الكتلة الاسطوانية المصمتة المصنوعة من البلاتينيوم والإيريدوم المعروفة باسم “الألف الكبيرة” Le Grand K، إلى التقاعد.

يشار إلى أن هذه “الألف الكبيرة” عبارة عن كتلة اسطوانية مصمتة تحدد وتعرف الكيلوغرام منذ 126 عاما، وهي محفوظة في قبو يحظى بحماية أمنية عالية خارج العاصمة الفرنسية باريس، وهناك نسخ أخرى منها في مدن عالمية أخرى، لكنها كلها تعتمد على الكيلوغرام الأولي الدولي.

ويعد الكيلوغرام وحدة القياس الدولية المعيارية الوحيدة التي يتم تعريفها بصورة مادية، بخلاف المتر والثانية والأمبير وباقي وحدات القياس التي يتم تحديدها على أساس ثوابت حسابية تشكل حقائق فيزيائية وليس أجسام مادية.

ويبدو أن العلماء نجحوا حاليا في التوصل إلى البيانات المطلوبة لإحالة هذه الاسطوانة إلى التقاعد، وذلك بتوصلهم إلى تعريف يعتمد على “الثابت الحسابي” ، وفق ما ذكرت قناة سكاي نيوز.

وبالنسبة إلى العلماء، فإن هذه الاسطوانة المعيارية المحددة لوزن الكيلوغرام، التي يصل قطرها إلى 39 ميلمترا وارتفاعها 39 ميليمترا أيضا، قد ينقص وزنها بعد أن تخسر ذرات مع الزمن أو ربما تتحطم عن طريق الصدفة أو لأي سبب من الأسباب.

ورغم أن نقص وزن الكيلوغرام جراء فقدان الذرات بفعل الزمن قد لا يحدث فرقا كبيرا عند وزن كيلو الطحين على سبيل المثال أو عند شراء أي مادة غذائية، لكنه مهم بالنسبة إلى المهندسين والعلماء الذين يعملون على مواد حساسة للغاية أو على هياكل صغيرة للغاية.

وللتوصل إلى التعريف العلمي للكيلوغرام، فإن العلماء يعتمدون على ما يسمى بـ”ثابت بلانك”، وهو عبارة عن “كمية مهمة في الفيزياء الكمية التي تربط كمية الطاقة في فوتون بمدى تكرار موجته”.

لكن قياس هذا الثابت هو الجزء الصعب من المسألة، فإحدى الوسائل هي حساب عدد الذرات في كرة من السيليكون، أما الوسيلة الأخرى فهي استخدام ميزان واط، الذي يعمل بواسطة وزن كتلة اختبارية مقابل قوة كهرومغناطيسية.

على مدى سنوات من العلم المعقد للغاية، تم تجميع نتائج الطريقتين لمعرفة ما إذا كان هناك توافق بينهما ، وكما اتضح، فإنهما جاءتا متطابقتين إلى حد كبير وصل إلى حد الاتفاق على معيار بلانك الثابت بحدود 12 جزءا من المليار.

وهناك طريقة أخرى  للحصول على مزيد من البيانات لإضافتها إلى البيانات السابقة، وينبغي أن تكون نتائج كرات السيليكون من روسيا متقاربة مع هذه النتائج.

وإذا اختلفت النتائج التي ستتمخض عنها كرات السيليكون الروسية فإن هذا قد يتسبب بمعضلة، لكن عالم الفيزياء في المعهد القومي الأميركي للمعايير والتكنولوجيا ديفيد نيويل قال في تصريح للدورية العلمية “نيتشر” إنه متفائل و”على ثقة من أن هذا لن يحدث”، ويقصد أنه سيكون هناك تطابق في النتائج.

وأضاف “هذا القطار يحمل كثيرا من الزخم، وسيكون هناك خطأ جسيم إذا خرج عن سكته”.[ads3]