Yêu cầu đổi mới
Nếu toàn bộ tiêu chuẩn mà cộng đồng đo lường quốc tế thiết lập cho những đại lượng đo nhất định được đáp ứng và có sự nhất trí giữa các phòng thí nghiệm khác nhau, thì kilogram – cùng với ba đơn vị SI khác – sẽ được định nghĩa lại vào năm 2018. Kilogram từ đó sẽ được định nghĩa theo một đại lượng cơ học lượng tử gọi là hằng số Planck (h), nó sẽ được gán cho một giá trị cố định chính xác dựa trên những phép đo tốt nhất thu được trên khắp thế giới.
Tuy nhiên, việc đạt tới mục tiêu ấy sẽ đòi hỏi rất nhiều công sức trong thời gian ngắn chỉ vài ba năm sắp tới. Các phép đo h sẽ phải được thực hiện với sai số trong vùng lân cận 20 phần triệu. Các giá trị cân watt sẽ phải ăn khớp tốt với giá trị thu được bởi một phương pháp khác: định nghĩa kilogram bằng cách đếm số nguyên tử có trong một quả cầu silicon. Các nhà nghiên cứu sẽ phải chứng minh rằng các phép đo h, cũng như sự hiện thực hóa kilogram, có thể được thực hiện một cách đáng tin cậy và lặp lại được.
Nhưng như thế vẫn chưa đủ. Các nhà khoa học sẽ còn cần phát triển một phương pháp đáng tin cậy chuyển các số đo cân watt thực hiện trong chân không (để loại trừ các hiệu ứng nổi từ phần không khí thế chỗ khối lượng thử) thành các chuẩn sẽ được sử dụng trong không khí. Mặc dù một số tổ chức có thể xây dựng cân watt của riêng họ, nhưng việc thẩm định dùng cho lĩnh vực nhà nước, thương mại, và học thuật – cũng như sự phổ biến rộng rãi của kilogram mới – sẽ được thực hiện bằng các chuẩn vật chất.
Kilogram có thể được định nghĩa theo số nguyên tử chứa trong một quả cầu silicon
NIST, trung tâm quốc gia có nhiệm vụ gìn giữ và phổ biến các đơn vị SI cho nước Mĩ, sẽ giữ một vai trò quan trọng trong sự ra đời của kilogram mới. Dưới đây là một số hoạt động liên quan đến mục tiêu định nghĩa lại kilogram.
- Cân watt NIST. Một thiết bị mới, NIST-4, hứa hẹn độ chính xác chưa có tiền lệ. Khi hoạt động trọn vẹn, nó sẽ là chuẩn khối lượng chính thức cho nước Mĩ.
- Khối lượng và hằng số Planck. Định nghĩa kilogram theo bất biến này của tự nhiên liên hệ hoạt động cân đo bình thường trong cửa hàng tạp hóa với lĩnh vực cơ học lượng tử.
- Giải pháp silicon. Dự án Avogadro quốc tế mang lại một cách thay thế để định nghĩa kilogram: bằng cách đếm số nguyên tử trong một quả cầu silicon-28 cực kì tinh khiết.
- Phổ biến Kg mới. Cân watt hiện thực hóa khối lượng trong chân không. Nhưng thế giới thương mại vẫn cần dựa trên các chuẩn khối lượng chế tạo trong không khí.
Nguồn: NIST
