Kilogramm kaotab peagi füüsilise kuju

Jaanuari lõpus jahmatas avalikkust taas üks selliseid teadusuudiseid, mis asjatundjaid erilisel määral ilmselt ei üllatanud. Nimelt levis info, et see, mis on kilogramm, ei olegi päris nii täpselt määratletud, kui enamik meist võiks arvata, kirjutab Erik Aru ajakirjas Hei!

Tegelikult ongi kilogramm viimane SI-süsteemi ühik, mis endiselt seotud mingi füüsilise objektiga. Meetri füüsilisest etalonist loobuti juba poole sajandi eest, praegu on see defineeritud valguse kiiruse (kui kaugele liigub valgus 1 / 299 792 458 sekundiga) kaudu.

Täpsemalt on kilogramm Londoni juveliiride piirkonnas Hatton Gardenis 1879. aastal valatud silindriline tükk plaatiumi-iriidiumi sulamit, mis paikneb kolme klaaskupli all Rahvusvahelises Kaalude ja Mõõtude Büroo seifis Pariisi lähistel Sevres’is. Seifi uks avaneb vaid kolme võtme, mida hoiavad kolme eri inimest, üheaegsel pööramisel.

Kui aga „seda õiget” kilogrammi on võrreldud mõne ametliku koopiaga, siis kipub nende vahel olema kerge erinevus, kuni 69 mikrogrammi. Keskmiselt on Sevres’i etalon oma koopiatest kergem umbes 50 mikrogrammi, mis jääb veidi alla liivatera kaalule. Aastate vältel on kaaluvahe kippunud suurenema. Mõni ime siis, et aina kasvab nende metroloogide (ehk siis asjade mõõtmisega tegelejate) hulk, kes nõuavad vana standardi asendamist millegi stabiilsemaga.

„See on skandaalne,” teatas 24. jaanuaril Londonis toimunud Kuningliku Seltsi koosolekul Nobeli preemia laureaat Bill Phillips. „On kätte jõudnud aeg see üleminek ära teha. On skandaalne, et meil on see metall, mis istub ja muudab oma kaalu.”

Mõõtmiste muutudes aina täpsemaks läheb vaja ka täpsemaid mõõtühikuid. Nii ongi teadlased võrdlemisi ühel meelel, et midagi tuleb ette võtta ja asendada praegune füüsiline kilogrammi etalon fundamentaalsete füüsikaliste konstantide kaudu defineerituga. Kuidas seda täpselt teha, nõuab aga ilmselt pikki ja põhjalikke arutelusid, et kõik võimalikud tagajärjed läbi kaaluda.

Praegu keskenduvad katsetused eeskätt püüetele defineerida kilogramm massi ja Plancki konstandi seose kaudu. Plancki konstandi probleemiks aga on selle seos aatomist väiksemate osakestega, mis muudab selle mõõtmise arvatagi üpris keeruliseks. Täpsemalt iseloomustab see kvantide suurust. Kvantide ja kilogrammi suhe on veel mitme suurusjärgu võrra väiksem kui meetri ja valguse poolt ühe sekundiga läbitud vahemaa jagatis.

Tõenäoliselt suudetakse mõne lähema aasta jooksul jõuda sinnamaale, et Sevres’i etaloni massi saaks mõõta ja defineerida Plancki konstandi kaudu saja miljondiku täpsusega. Saadud tulemus kehtestataksegi seejärel uueks kilomeetri massiks. Siis saaks iga riik endale ise ehitada katseseadme, mille abil kilogrammi defineerida, mitte ei peaks seda tegema ühe kindla etaloni ja selle koopiate kaudu.