Theo các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Newcastle ở Anh, kilogram có lẽ đang trở nên nặng hơn. Làm thế nào như vậy được? Chủ yếu là bởi vì chúng ta dang nói với cái kilogram định nghĩa, Kilogram Nguyên mẫu Quốc tế (IPK) được giữ tại Cục Cân nặng và Đo lường Quốc tế ở Paris. Nhưng vì đây là cái kilo mà mọi kilo khác được định nghĩa, ít nhất là trên phương diện lí thuyết, nên mọi kilogram cũng sẽ nặng hơn lên.
Mình minh họa nguyên mẫu Kilogram
IPK là một khối trụ nhỏ làm bằng hợp kim platinum-iridium, có chiều cao và đường kính chừng 39 mm. Sử dụng một máy XPS khảo sát Theta độc nhất vô nhị, giáo sư Peter Cumpson và tiến sĩ Naoko Sano thuộc trường Đại học Newcastle đã phân tích những bề mặt giống với bề mặt của IPK để định lượng sự tích tụ của những chất ô nhiễm hydrocarbon. Nghiên cứu của họ cho thấy IPK có khả năng đã nặng thêm hàng chục microgram khối lượng kể từ khi chuẩn này được đưa ra vào năm 1875.
XPS là viết tắt của Quang phổ Quang Electron tia X, một quá trình chiếu xạ một chất liệu bằng tia X, rồi phân tích số lượng và năng lượng của các electron phát ra, từ đó tìm hiểu hóa học bề mặt của chất liệu, và sự khác biệt ở nó trươc và sau một số quá trình nào đó (ví dụ như lau sạch). Cái tạo nên sự độc nhất vô nhị của máy XPS của các nhà nghiên cứu Newcastle là khẩu súng ion đám argon của nó phát ra những đám argon tích điện, mỗi đám chứa khoảng một nghìn nguyên tử. Chính thành phần này cho phép phân tích lớp chất hữu cơ mà không làm hỏng chất liệu vô cơ bên dưới.
Theo Cumpson, thật ra chuyện kilogram cân nặng bao nhiêu chẳng có gì to tát miễn là tất cả chúng ta đều làm việc với một chuẩn chính xác giống nhau. Nhưng vấn đề là IPK và 40 bản sao của nó trên khắp thế giới đang ‘tăng kí’ với tốc độ khác nhau, lệch với chuẩn ban đầu. 40 bản sao vừa nó được chế tạo vào năm 1884, và phân tán khắp năm châu để giúp các nước định chuẩn kilogram.
Mặc dù hàng chục microgram nghe có vẻ không đáng kể, nhưng sự khác biệt giữa IPK và những bản sao của nó mới là vấn đề. “Có những trường hợp giao dịch quốc tế mua bán chất liệu – hay chất thải – giá trị cao, trong đó mỗi microgram bị mất cũng phải được tính đến,” Cumpson nói.
Tuy nhiên, sự tích tụ hydrocarbon có thể bị loại bỏ bằng cách chiếu một hỗn hợp ánh sáng tử ngoại và ozone. “Cái chúng ta đã làm tại Newcastle là khiến những bề mặt này bị rám nắng. Chúng tôi có thể loại bỏ chất tích tụ chứa carbon và đưa nguyên mẫu kilogram trở lại trọng lượng lí tưởng của chúng,” Cumpson nói. “Tuy nhiên, bước đột phá thật sự là định lượng sự tích tụ chất ô nhiễm qua phép phân tích XPS.”
Kilogram là đơn vị duy nhất trong bảy đơn vị cơ bản của Hệ Đơn vị Quốc tế (SI) được định nghĩa bằng một hiện vật. Đơn vị mét, chẳng hạn, được định nghĩa là quãng đường ánh sáng đi được trong chân không trong thời gian 1/299.792.458 giây. Hiện nay, các nhà vật lí đang nghiên cứu khả năng định nghĩa lại đơn vị kilogram theo hằng số Planck.
Nguồn: ĐH Newcastle
