Khối trụ kilogram vừa là một vật, vừa là một thể chế. Và ngày thống trị của nó chỉ còn đếm ngược mà thôi.
Robert P Crease (Physics World, tháng 12/2010)
Tác giả tại nhà vòm chứa bình trụ platinum – iridium định nghĩa kilogram. (Ảnh: BIPM)
Mỗi năm một lần, một nghi thức trang trọng đã một thế kỉ tuổi lại diễn ra tại Cục Cân nặng và Đo lường Quốc tế (BIPM) ở ngoại ô Paris. Nghi thức diễn ra trong tầng hầm của tòa nhà thí nghiệm chính thuộc BIPM, nơi có một nhà vòm được bảo vệ bởi ba tầng khóa. Ba chiếc chìa khóa kiểu cổ, do công dân thuộc ba quốc gia khác nhau nắm giữ, sẽ mở những tầng khóa này. Tại cuộc họp thường niên của ủy ban điều hành BIPM - Ủy ban Cân nặng và Đo lường Quốc tế (CIPM) – ba người giữ khóa sẽ hợp nhất các chìa khóa, mở cửa nhà vòm, mở khóa một cửa an ninh bên trong nhà vòm và kiểm tra cái chứa bên trong: khối trụ platinum–iridium định nghĩa đơn vị kilogram.
{loadposition article}
Nghi thức của năm nay, hôm 13 tháng 10, diễn ra không bình thường. Không phải chỉ giám đốc BIPM Andrew Wallard (người Anh) và chủ tịch CIPM Ernst Göbel (người Đức) về hưu, mà đây còn là năm cuối cùng họ là người giữ khóa. Không phải vì người giữ khóa thứ ba, Claire Béchu thuộc Cục Lưu trữ Pháp, đến trễ một giờ do kẹt xe. Bầu không khí khác đi vì một sự thay đổi lớn sắp diễn ra: khối trụ kilogram có thể bị gỡ đi và kết thúc sứ mệnh lịch sử của mình.
Sự kết thúc của một kỉ nguyên?
BIPM được thành lập bởi Hiệp định Mét vào năm 1875, một mốc son trong lịch sử đo lường, toàn cầu hóa và hợp tác quốc tế. Nghi thức kiểm tra bắt đầu diễn ra một vài năm sau đó, khi hai nguyên mẫu quốc tế của BIPM – nguyên mẫu của mét và kilogram – được đưa vào cất giữ an toàn. Năm 1960, đơn vị mét được định nghĩa lại theo bước sóng của ánh sáng, vì thế đã truất phế đi thanh mét chuẩn. (Mét được định nghĩa lại một lần nữa vào năm 1983 theo tốc độ ánh sáng) Trong đa phần thời gian còn lại của thế kỉ 20, các nhà đo lường học thậm chí không thể dự báo trước khả năng của một sự thay đổi tương tự đối với đơn vị kilogram bằng một chuẩn tự nhiên.
Tuy nhiên, các công nghệ đang phát triển hiện giờ không những biến điều này thành có thể mà còn là tất yếu. Một chủ đề nghị sự tại cuộc họp của CIPM năm nay, cuộc họp lần thứ 99, là phác thảo một giải pháp để năm sau giải trình trước tổ chức mà CIPM báo cáo – Hội nghị Toàn thể về Cân nặng và Đo lường (CGPM) – lập ra một kế hoạch định nghĩa lại kilogram và ba đơn vị SI cơ bản khác. Nếu được thông qua, toàn bộ các đơn vị SI rốt cuộc đã được định nghĩa theo các hằng số tự nhiên.
Tóm lại, khối trụ platinum–iridium có lẽ không còn chỗ đứng trong nhà vòm bao lâu nữa, vì nó sẽ không còn định nghĩa kilogram nữa. Trong vòng vài năm tới, Wallard hi vọng đưa nó ra khỏi nơi an toàn đó, đến một phòng thí nghiệm để thực hiện các phép đo nhằm chuyển tiếp sang một định nghĩa mới.
18 thành viên CIPM thì bận rộn tranh luận xem nên dùng từ ngữ để định nghĩa lại như thế nào cho hợp lí. Một số người thì muốn ngôn ngữ sử dụng hướng tới công chúng đông đảo, còn những người khác thì nghiêng về ngôn ngữ kĩ thuật cho các nhà đo lường học chuyên nghiệp, trong khi số còn lại thì nghĩ định nghĩa nên mang tính kĩ thuật nhưng đi kèm có giải thích chi tiết.
Cuối cùng, nhóm làm việc đã thống nhất một “phát biểu khái niệm” để định nghĩa lại bằng các hằng số cơ bản. Ngoài ra, nhóm làm việc còn thống nhất tuyên truyền nhận thức sự định nghĩa lại và các hệ quả của nó. Một phần của nỗ lực này sẽ diễn ra tại một phiên họp sắp tới của Hội Hoàng gia ở London trong tháng sau.
Việc định nghĩa lại sắp tới có nghĩa là có rất nhiều quan khách sẽ sắp hàng dài để xem chuẩn kilogram mới; không chỉ các thành viên CIPM mà cả nhân viên BIPM và một vài khách mời ngoài cuộc nữa, kể cả tôi. Trong 121 năm qua, khối trụ này đã thống lĩnh một mạng lưới quốc tế gồm các đối trọng và các bàn cân có mặt ở mọi nơi, từ các phòng thí nghiệm cấp quốc gia và các phòng đo lường địa phương cho đến các cửa hàng tạp hóa, bưu điện và dùng trong nhà. Khối trụ kilogram vừa là một vật, vừa là một thể chế. Và ngày thống trị của nó chỉ còn đếm ngược mà thôi.
“Thật là nhỏ quá đi!”, nhiều người chen lấn tại cầu thang hẹp dẫn vào căn phòng nhỏ xíu chứa khối trụ kilogram đã thốt lên như vậy. Thật ra thì khối trụ này chỉ có 39 mm chiều cao thôi. Một bất ngờ nữa đối với nhiều khán giả - trong đó có tôi – là mặc dù khối trụ được bảo vệ bởi ba bình hình chuông, nhưng nó không nằm trong chân không. Nguyên mẫu kilogram hóa ra là bền nhất khi ở trong không khí, và nó có thể phát ra khí thải khi đặt trong chân không. Các vị quan khách háo hức chụp ảnh bằng camera và điện thoại di động, kiểu công việc họ từng làm tại bức tranh Mona Lisa trưng trong bảo tàng Louvre bên dòng sông Seine. Không giống như bức tranh nàng Mona Lisa xinh đẹp, nguyên mẫu kilogram quốc tế không bị ảnh hưởng bởi đèn flash máy ảnh – mặc dù theo tính toán của tôi, tác phẩm mang tính biểu trưng của danh họa Leonardo da Vinci ấy, trong một thế kỉ qua, đã chịu nhiều ánh flash máy ảnh hơn nguyên mẫu kilogram những 15 phút.
Kết luận
Dự thảo của CIPM vẫn phải mang ra tranh luận bởi CGPM tại cuộc họp lần thứ 24 vào tháng 10 năm sau. Nhưng hai công nghệ mới xuất hiện đáp ứng tốt điều kiện bổ sung, và CGPM hi vọng có những động thái tích cực hướng tới một sự xét lại. “Đó là một bước tiến lớn”, Wallard nói. “Lần đầu tiên, nó sẽ mang lại một điểm neo cho mọi đơn vị cơ bản thuộc hệ SI gắn liền với các hằng số cơ bản, từ đó chúng ta có thể xây dựng nên toàn hệ thống”.
Các vị quan khách bắt đầu đi ngược cầu thang ra ngoài, tiến về sảnh tiếp tân phục vụ sâm banh kiểu truyền thống trong những khu vườn xinh đẹp của BIPM trông ra Paris, với Tháp Eiffel hiện ra ở đằng xa. Wallard, Göbel và Béchu ghi lại nhiệt độ và độ ẩm tương đối, và kí một văn bản chứng thực rằng họ đã xác nhận sự có mặt của nguyên mẫu kilogram quốc tế và các bản sao chính thức của nó. Họ khóa an toàn phòng bảo vệ, đóng và khóa cửa nhà vòm bằng ba chiếc chìa khóa, bảo vệ tối ưu cho những ngày thống lĩnh cuối cùng của khối trụ kilogram với vai trò thống soái của mạng lưới cân nặng toàn thế giới, và nó vẫn có một vai trò nhất định trong việc bổ sung cho một định nghĩa lại trong tương lai.
Khối trụ kilogram có vẻ vẫn ‘trơ gan cùng tuế nguyệt’ theo năm tháng.
Trần Nghiêm dịch (Physics World, tháng 12/2010)
