კილოგრამის წარსული და აწმყო

რამდენს იწონის ერთი კილოგრამი? მეცნიერები ამ ერთი შეხედვით მარტივ პრობლემას ასობით წლის განმავლობაში იკვლევენ.

1795 წელს საფრანგეთმა გამოსცა კანონი, რომლის მიხედვითაც „გრამი“ განსაზღვრული იყო, როგორც „კუბში წყლის აბსოლუტური წონა, რომლის მოცულობა ტოლია მეტრის ერთი მეასედის ტოლი ყინულის დნობის ტემპერატურაზე (ანუ 0°C)“. 1799 წელს მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ წყლის მოცულობა ყველაზე სტაბილურია, როდესაც წყლის სიმკვრივე ყველაზე მაღალია 4°C-ზე, ამიტომ კილოგრამის განმარტება შეიცვალა და გახდა „სუფთა წყლის 1 კუბური დეციმეტრის მასა 4°C-ზე“. ამან წარმოქმნა სუფთა პლატინის ორიგინალური კილოგრამი, კილოგრამი განისაზღვრება, როგორც მისი მასის ტოლი, რომელსაც არქივის კილოგრამი ეწოდება.

ეს საარქივო კილოგრამი 90 წლის განმავლობაში გამოიყენება როგორც საორიენტაციო მაჩვენებელი. 1889 წელს მეტროლოგიის პირველმა საერთაშორისო კონფერენციამ საერთაშორისო ორიგინალ კილოგრამად დაამტკიცა პლატინა-ირიდიუმის შენადნობის რეპლიკა, რომელიც საარქივო კილოგრამთან ყველაზე ახლოს მდებარეობდა. „კილოგრამის“ წონა განისაზღვრება პლატინა-ირიდიუმის შენადნობის (90% პლატინა, 10% ირიდიუმი) ცილინდრით, რომლის სიმაღლე და დიამეტრი დაახლოებით 39 მმ-ია და ამჟამად პარიზის გარეუბანში, სარდაფში ინახება.

საერთაშორისო ორიგინალური კილოგრამი

განმანათლებლობის ხანიდან მოყოლებული, გეოდეზისტთა საზოგადოება ერთგულად ეწეოდა უნივერსალური გეოდეზიური სისტემის შექმნას. მიუხედავად იმისა, რომ ფიზიკური ობიექტის გაზომვის საორიენტაციო საშუალების სახით გამოყენება შესაძლებელია, რადგან ფიზიკური ობიექტი ადვილად ზიანდება ადამიანის მიერ შექმნილი ან გარემო ფაქტორებით, სტაბილურობაზე იმოქმედებს და გაზომვის საზოგადოება ყოველთვის ცდილობდა ამ მეთოდის რაც შეიძლება მალე მიტოვებას.

მას შემდეგ, რაც კილოგრამი საერთაშორისო თავდაპირველ კილოგრამის განმარტებას იღებს, მეტროლოგებს ძალიან აწუხებთ კითხვა: რამდენად სტაბილურია ეს განმარტება? ხომ არ შეიცვლება ის დროთა განმავლობაში?

უნდა ითქვას, რომ ეს კითხვა მასის ერთეული კილოგრამის განმარტების დასაწყისშივე დაისვა. მაგალითად, როდესაც კილოგრამი 1889 წელს განისაზღვრა, წონისა და ზომის საერთაშორისო ბიურომ წარმოადგინა პლატინა-ირიდიუმის შენადნობის 7 კილოგრამიანი საწონი, რომელთაგან ერთი არის საერთაშორისო საწონი. ორიგინალი კილოგრამი გამოიყენება მასის ერთეული კილოგრამის განსაზღვრისთვის, ხოლო დანარჩენი 6 საწონი, დამზადებული იმავე მასალისა და იგივე პროცესისგან, გამოიყენება მეორად საორიენტაციო ნიშნულებად იმის შესამოწმებლად, არის თუ არა ერთმანეთთან დროთა განმავლობაში დრიფტი.

ამავდროულად, მაღალი სიზუსტის ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, ჩვენ ასევე გვჭირდება უფრო სტაბილური და ზუსტი გაზომვები. ამიტომ, შემოთავაზებული იქნა გეგმა, რომელიც ითვალისწინებდა საერთაშორისო ძირითადი ერთეულის ფიზიკური მუდმივებით ხელახლა განსაზღვრას. მუდმივების გამოყენება საზომი ერთეულების განსაზღვრისთვის ნიშნავს, რომ ეს განმარტებები დააკმაყოფილებს სამეცნიერო აღმოჩენების მომავალი თაობის საჭიროებებს.

წონისა და ზომის საერთაშორისო ბიუროს ოფიციალური მონაცემების თანახმად, 1889 წლიდან 2014 წლამდე 100 წლის განმავლობაში, სხვა ორიგინალური კილოგრამების და საერთაშორისო ორიგინალური კილოგრამის ხარისხის თანმიმდევრულობა დაახლოებით 50 მიკროგრამით შეიცვალა. ეს მიუთითებს, რომ ხარისხის ერთეულის ფიზიკური საორიენტაციო ნიშნულის სტაბილურობასთან დაკავშირებით პრობლემა არსებობს. მიუხედავად იმისა, რომ 50 მიკროგრამის ცვლილება მცირედ ჟღერს, ის დიდ გავლენას ახდენს ზოგიერთ მაღალი კლასის ინდუსტრიაზე.

თუ კილოგრამის ფიზიკური საზომი ერთეულის შესაცვლელად ძირითადი ფიზიკური მუდმივები გამოიყენება, მასის ერთეულის სტაბილურობაზე სივრცე და დრო გავლენას არ მოახდენს. ამიტომ, 2005 წელს წონისა და ზომის საერთაშორისო კომიტეტმა შეიმუშავა ჩარჩო ერთეულთა საერთაშორისო სისტემის ზოგიერთი ძირითადი ერთეულის განსაზღვრისთვის ძირითადი ფიზიკური მუდმივების გამოყენების შესახებ. რეკომენდებულია, რომ მასის ერთეულის, კილოგრამის, განსაზღვრისთვის გამოყენებულ იქნას პლანკის მუდმივა და კომპეტენტურ ეროვნული დონის ლაბორატორიებს წახალისება ეძლევათ, ჩაატარონ შესაბამისი სამეცნიერო-კვლევითი სამუშაოები.

ამიტომ, 2018 წლის მეტროლოგიის საერთაშორისო კონფერენციაზე მეცნიერებმა ოფიციალურად დაუჭირეს მხარი საერთაშორისო პროტოტიპის კილოგრამის გაუქმებას და პლანკის მუდმივა (სიმბოლო h) შეცვალეს ახალ სტანდარტად, რათა „კგ“ ხელახლა განესაზღვრათ.