RIP Kilogram, Yang Tidak Akan Sama Lagi

Kebanyakan orang tahu beratnya satu pon - 16 ons. Yang duniawi di antara kita mungkin tahu bahwa satu kilogram adalah 2,2 pon - atau 1.000 gram. Tapi apakah kita juga sangat tahu apa artinya angka-angka ini? Menyetujui satuan pengukuran jauh lebih rumit daripada yang terlihat, dan cara manusia menyetujui bobot di seluruh dunia akan berubah sepenuhnya.

Selama lebih dari seabad, standar dunia untuk kilogram adalah Prototipe Internasional Kilogram, sebuah silinder yang terbuat dari platinum dan iridium yang disimpan di Biro Internasional des Poids et Mesures (Biro Bobot dan Ukuran Internasional) di Prancis. BIPM adalah organisasi internasional yang membantu menstandarkan ilmu pengetahuan dan perdagangan internasional dengan menetapkan standar pengukuran yang dapat kita sepakati bersama. Inilah sebabnya mengapa BIPM memiliki IPK: Tanpa silinder kecil yang berat ini, dunia tidak akan memiliki kilogram standar untuk menentukan berapa berat satu kilogram. Salinan IPK (kadang-kadang disebut "Le Grand K") telah didistribusikan di seluruh dunia sehingga negara-negara anggota dapat mempertahankan standar, dan setiap 40 tahun IPK diukur untuk memastikan itu masih satu kilogram. Pengukuran terbaru menunjukkan, bahwa massa Grand Ks ini menyimpang, yang bisa menimbulkan kekacauan untuk perdagangan, ilmu pengetahuan, dan bidang yang berpotensi sensitif seperti peroketan, di mana perhitungan harus tepat.

Sistem ini mungkin terdengar aneh dan kuno, tetapi ada alasan kuat mengapa dunia telah menggunakan bobot referensi ini selama bertahun-tahun: Sangat sulit untuk mengetahui berapa kilogram dengan cara lain. Inilah sebabnya.

Sedangkan kita dapat berpikir unit pengukuran yang berbeda adalah hukum alaminya sendiri, yang didefinisikan dalam referensi satu sama lain - misalnya, satu hari adalah 24 jam, dan satu jam adalah 60 menit, dan satu menit adalah 60 detik - kenyataannya adalah bahwa unit pengukuran secara historis telah didefinisikan dalam beberapa fenomena konkret di dunia. Dalam metrologi, studi pengukuran, fenomena konkret ini dikenal sebagai artefak.

Seperti yang diungkapkan insinyur luar angkasa Max Fagin dalam utas tweet pada hari Kamis, para ilmuwan telah menemukan jalan yang panjang selama bertahun-tahun dalam hal mencari tahu bagaimana bergerak melampaui artefak sehingga mereka dapat mengukur barang tanpa harus meletakkannya di sebelah benda lain. Sebagai contoh, detik digunakan untuk mengukur 1 / 31556925.9747 dari waktu yang dibutuhkan Bumi untuk mengelilingi matahari. Sekarang ini didefinisikan sebagai jumlah waktu yang diperlukan untuk sebuah elektron dalam atom cesium-133 untuk berosilasi 9192.631.770 kali. Ini mungkin kedengarannya tidak spesifik dan terus terang, tetapi dengan mendefinisikan satuan pengukuran dalam hal perilaku atom, para ilmuwan dapat mengatakan dengan tingkat kepastian yang adil bahwa yang kedua adalah yang kedua, tidak peduli di mana Anda berada di alam semesta - dan tidak ada apakah Anda memiliki stopwatch.

Singkatnya, para ilmuwan telah memindahkan titik referensi standar untuk pengukuran dari objek buatan manusia dan ke konstanta universal. Semua kecuali untuk kilogram.

November ada di sini, dan itu berarti perubahan besar akan datang. Dan dengan kata "masif" tentu saja saya merujuk pada definisi ulang satuan kilogram massa yang telah dibangun oleh dunia selama lebih dari 100 tahun. Biarkan saya jelaskan: pic.twitter.com/FnOmq4dFTF

- Max Fagin (@MaxFagin) 1 November 2018

Yang kedua, seperti kilogram, meter, dan empat unit lainnya, membentuk unit Internasional Systéme. Ini adalah unit pengukuran paling mendasar yang menjadi dasar semua pengukuran lainnya. Saat ini, sebagian besar unit SI dapat ditentukan tanpa semacam artefak, tetapi mengukur satu kilogram jauh lebih sulit karena memerlukan perhitungan rumit yang dibuat lebih rumit oleh gravitasi. Bagaimanapun, sementara kita sering menganggap massa dan berat sebagai hal yang sama, mereka tidak. Massa, yang diukur dalam kilogram, adalah seberapa banyak materi yang ada di sebuah objek. Tapi itulah bagaimana para ilmuwan berencana membuat IPK menjadi usang.

4 / Di dasar menara ini adalah unit dasar SI. Hanya 7 unit dasar SI yang mendefinisikan setiap unit lain yang ada. Mereka:

Kilogram, kg (massa)

Meter, m (jarak)

Kedua, s (waktu)

Kelvin, K (temp)

Ampere, A (arus listrik)

Candela, cd (intensitas cahaya)

Tahi lalat, mol (kuantitas) pic.twitter.com/Qe2jS13kEn

- Max Fagin (@MaxFagin) 1 November 2018

Di sinilah Saldo Kibble masuk untuk menyelamatkan kita. Perangkat ini, yang sedang dikembangkan oleh beberapa laboratorium. Institut Nasional Standar dan Teknologi di AS, dan Laboratorium Fisik Nasional di Inggris sedang mengerjakan perangkat ini, yang diharapkan akan mendefinisikan ulang kilogram dalam hal konstanta Planck, angka yang menjadi pusat pemahaman kita tentang mekanika kuantum. Singkatnya, perangkat ini tidak menentukan massa dengan mengukur berat, tetapi dengan mengukur gaya elektromagnetik antara dua pelat. Oh, dan semuanya dilakukan dalam ruang hampa.

Kibble Balance, sederhananya, harus dapat mengukur massa suatu objek - IPK, misalnya - dalam hal daya listrik. Untuk melibatkan semua matematika, lihat video di bawah ini. Namun, bagi siapa pun yang tidak menyukai fisika, cukup untuk mengatakan bahwa Kibble Balance harus membantu para ilmuwan mendefinisikan ulang kilogram.

"Salah satu alasan utama untuk melakukan pekerjaan ini adalah untuk memberikan keamanan internasional," Ian Robinson, kepala divisi pengukuran teknik Laboratorium Fisik Nasional, mengatakan kepada outlet berita Luksemburg Delano. "Jika Pavillon de Breteuil" - tempat IPK disimpan - "dibakar besok dan kilogram dalam lemari besinya meleleh, kami tidak akan memiliki referensi tersisa untuk sistem bobot metrik dunia. Akan ada kekacauan. Definisi kilogram sekarang adalah berat silinder itu di Paris. ”

Dan itu tidak cukup baik untuk sains internasional.