הקילוגרם יוצא לגמלאות

בחודש הבא תתרחש מהפכה קטנה ושקטה, כשהקילוגרם יצא לגמלאות.אנחנו לא מדברים על המידה הבינלאומית שבהחלט תישאר איתנו, אלא על הקילוגרם המקורי – גליל יצוק מפלטינה ואירידיום, שמייצג את הקילוגרם המקורי שנוצר ב-1889, ומכונה בחיבה ה-"קיי הגדול" (The Big K). "קיי הגדול" נשמר בקנאות במשרדי הלשכה הבינלאומית למשקולות ומידות (BIPM) בסוור, שבפאתי פריס. 80 עותקים שלו מצויים ברחבי העולם, ונשמרים במעבדות המטורלוגיות הלאומיות של המדינות שמחזיקות בהם.

ופה בדיוק טמונה הבעיה – חפצים פיזיים נוטים לאבד או להוסיף אטומים בודדים למסה שלהם לאורך שנים, מה שהופך את הקילוגרם, ובכן, ללא מדויק. שינויים זעירים נשקלו בין "קיי הגדול" והעותקים המדויקים שלו ברחבי העולם, ברמה של מיקרוגרמים, אבל בעידן שבו עשייה מדעית כבר מתעסקת באטומים, הדיוק נדרש, ואי אפשר יותר להסתמך על גוש מתכת שנוצק במאה ה-19. לכן, בחודש הבא, תיערך ההצבעה בכנס השנתי של ה-BIPM שתחליף את "קיי הגדול" בקבוע מתמטי ולא גשמי בעליל.

יציאתו לגמלאות של המייצג הפיזי של הקילוגרם היא רק חלק מרביזיה יותר רחבה בשיטת המידות הבינלאומית SI, ושיאו של תהליך בן כמה שנים שבו מייצגים פיזיים של מידות הוחלפו בקבועים מתמטיים המסתמכים על מדידות פיזיקליות. למשל, אחיו של קיי הגדול, המייצג המוחשי ממתכת של המטר, כבר הוחלף במדידה של אור העובר מרחק של מטר (למתקשים: קל לחשב זאת, מאחר ומהירות האור כבר ידועה). הקילוגרם היא המידה האחרונה שעדיין מיוצגת על ידי חפץ ממשי.

לצד הקילוגרם, ישונו רשמית גם ההגדרות של המול שיתבסס על קבוע אבוגדרו (ראו גם בהמשך), הקלווין שיתבסס על קבוע בולצמן, והמטען החשמלי הבסיסי עבור אמפר.

את הקילוגרם המקורי מ-1889 תחליף נוסחה המבוססת על קבוע פלאנק – המבטא יחס בין אנרגיה ותדירות של חלקיק, ודרך משוואת E = mc2 המפורסמת, למסה שלו. ואז להשתמש בערך הזה כדי לקבוע את הקילוגרם ה-"חדש". הוועדה של הארגון הבינ"ל, התבססה על שלוש מדידות עצמאיות של קבוע פלאנק, כששתיים מהן השתמשו בשיטות מדידה שונות.

שיטה אחת, המובלת בידי צוות שנקרא פרויקט אבוגדרו, על שם הכימאי והפיזיקאי בן המאה ה-19, שבה סופרים את מספר האטומים בשתי ספירות (כדורים) העשויות מסיליקון טהור וזהות במשקלן לקילוגרם המקורי. ממספר האטומים ניתן לחשב את קבוע אבוגדרו, ודרכו את קבוע פלנק. שיטת אחרת משתמשת בהתקן שנקרא מאזן וואט כדי לקבוע את קבוע פלאנק, הכולל מסת ניסוי, שכוילה לפי הקילוגרם המקורי, בהתנגדות לכוח אלקטרומגנטי.

ומה על קיי הגדול וצאצאיו ברחבי העולם? הם יוותרו כמוצגים מוזיאוניים, אבל לא ישמשו יותר למדידות מדעיות.