كيلوغرام جديدة لا تعتمد على المواد الأرضيّة

تم التصويت مؤخرًا على التوقف عن استخدام نظام قياس يعتمد على قطع معدنية توجد تحت أغطية زجاجية موجودة داخل أقبية مقفلة. تم اتخاذ القرار في اليوم الأخير من الاجتماع السادس والعشرين للمؤتمر العام حول الأوزان والمقاييس (CGPM) في فرساي، فرنسا. صوتت الدول الأعضاء بالإجماع على تبني تعريفات جديدة لأربعة من الوحدات الأساسية السبعة في النظام الدولي (SI): الكيلوغرام، والأمبير، والكلفن، والمول. تعتمد قياسات الكتلة والتيار ودرجة الحرارة ومقدار المادة على الثوابت الفيزيائية مثل ثابت بلانك والشحنة الكهربائية الأولية.
حصل هذا التغيير في قصر المؤتمرات على بعد مسافة قصيرة من قصر فرساي حيث قرر المجتمعون اسقاط المقاييس القديمة. تشجّع المشاركون وقالوا وداعًا للنموذج الدولي للكيلوغرام والذي كان قد تم إنشاؤه في عام 1889. تم عرض نسخة طبق الأصل من هذا المعيار المصنوع من البلاتين إيريديوم خلال الجلسات.
سيظل النموذج الحقيقي في باريس في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) وهو الحَكَم لمعايير القياس العالمية منذ “اتفاقية المتر” في عام 1875. قام المكتب الدولي بحراسة نموذج الكيلوغرام بالإضافة إلى النموذج الأولي مما يسمح للمؤسسات المختصة بالقدوم والتحقق من معاييرها. تتغير هذه القطع الأثرية مع مرور الوقت كما يتضح من المقارنات بين معايير الكيلوغرام. لفت بيل فيليبس وهو حائزعلى جائزة نوبل ومؤيد قوي لإعادة تعريف النظام الدولي لوحدات القياس SI الانتباه إلى المشاكل التي أثارها حديثه في المؤتمر. طرح فيليبس سؤالًا بخصوص ما الذي سيحدث إذا وقعت بصمة ما على نموذج الكيلوغرام وزادت من كتلته. أجاب فيليبس على هذا السؤال بنفسه قائلًا: “سيفقد كل واحد منّا شيئًا من وزنه”.
تبدو هذه الوحدات المعتمدة على آثار من القرن التاسع عشر غير مناسبة لعصرنا الحالي بوجود أجهزة الليزر وأجهزة الكمبيوتر الكمومية والسفر عبر الفضاء. بدأ العلماء بالمطالبة بوجود نظام قياس أكثر دقة واستقرارًا منذ عدة عقود. كان المتر هو الوحدة الأولى التي استسلمت أمام هذه الرغبة وتمت إعادة تعريفه في عام 1983 بناءًا على سرعة الضوء. يخبرنا الضوء حاليًّا عن طول “المتر” بدلاً من قياس مدى سرعة تحرك الضوء بالمتر.
سيتم ربط الكيلوغرام من الآن فصاعدًا بثابت بلانك. قام العلماء بتحديد ثابت بلانك بقيمة محددة وهي: 6.62607015 × 10-34 جول/ ثانية. يجب على كل شيء آخربما فيه الكيلوغرام أن يتكيف مع هذا التعريف.
هل يعني هذا أنّنا يجب أن نتخلّى عن الطرق القديمة في قياس الكتلة؟ يقول مدير المكتب الدولي للأوزان والمقاييس مارتن ميلتون خلال المؤتمر الصحفي أنّه لا يجب علينا أن نقوم بذلك. يوضح ميلتون أن الفرق سيكون أكثر وضوحًا حين يتمّ استخدام الكيلوغرام الجديدة في مقاييس الفضاء أو في الرقاقات الدقيقة.
سيحدث تغيير أكبر في القياسات الإلكترونية حيث سيتحول الأمبير إلى تعريف جديد يعتمد على الشحنة الكهربائية الأولية. ستساعد عملية إعادة التنظيم هذه على تغيير مقياسين آخرين من فيزياء المادة المكثفة وثابت جوزيفسون وثابت فون كليتزينج حيث سيتم تحديد قيم هذين الرقمين بدقة من خلال ثابت بلانك والشحنة الأولية. تحدث كلاوس فون كليتزينج الحائز على جائزة نوبل عن تأثير هول الكمومي عن هذا التغيير من خلال حديثه في المؤتمر. يقول كليتزينج أنّه كان سعيدًا للغاية بالتضحية باسمه من أجل الصالح العام لوضع جميع الوحدات على أساس عالمي.
تحدث فون كليتزينج أيضًا عن ماكس بلانك وجهوده المبكرة لإعادة صياغة نظام القياس القائم على ثوابت الطبيعة. كان دافع بلانك يكمن في امتلاك وحدات علمية تحافظ على أهميتها في جميع الثقافات. تكمن ميزة تعريف الكيلوغرام الجديدة في معرفة الوزن دون تقاسم أي كتلة مرجعية.