Kiloet har taget på - nu skal det slankes
Standardkiloet er blevet adskillige mikrogram tungere. Desværre betyder det ikke, at du kan trække lidt af julekiloene fra, for nu vil forskerne slanke kiloet.

Dette kilogram er en kopi af originalen og er udstillet på Cité des Sceinces et de l’industrie i Paris. Nærmere kommer vi ikke selve originalen, for den er godt beskyttet. Alligevel bliver den tungere. (Foto: Japs 88)

Af de syv standardmåleenheder i verden – meter, kilogram, sekund, ampere, kelvin, mol og candela – er det kun kiloet, som er baseret på et fysisk objekt. Alle de andre er baseret på konstanter fra fysikkens love (se faktaboks).

Kilogrammet står opbevaret under glasklokker på Det internationale kontor for mål og vægt i Paris og er en lille cylinder af platin og iridium.

Den skal veje et kilogram, hverken mere eller mindre – men nu har den altså taget på.

(Læs også: 'Kiloet har taget på')

Selv i beskyttelsesdragt fæster der sig små molekyler på overfladen af cylinderen, og dermed er vægten steget.

Ganske vist minimalt, men bitte små ændringer i kiloet vil kunne betyde meget, hvis du for eksempel gør det i storimport af diamanter.

Fakta

Et sekund, enheden for tid: Så lang tid det tager et atom af cesium-133 at bytte energitilstand 9.192.631.770 gange.

En meter, enheden for længde: Så langt som lyset flyver i vakuum på 1/299.792.458 sekund.

En ampere, enheden for elektrisk strøm: Den mængde strøm, som vil forårsage en tiltrækkende kraft på 0.0000001 newton per meter ledning mellem to rette, parallelle ledninger med forsvindende lille tværsnit placeret en meter fra hinanden i vakuum.

En kelvin, enheden for temperatur: En 1/273,16 af forskellen mellem det absolutte nulpunkt og vands triplepunkt (som svarer til 0,01 grader Celsius).

En candela, enheden for lys: Er den lysintensitet, du får fra en lyskilde, som udsender monokromatisk lys med frekvens på 540×1012 herz med energiudsending på 1/683 watt per steradian.

Et mol, enheden for antal: En så stor mængde, som der er atomer i 12 gram rent kulstof-12. Det svarer til ca. 6.022×10^23 (eller 602214100000000000000000) atomer eller sandkorn.

Et kilogram, enheden for masse: Vægten af en klump i en boks i Paris.

Kilde: Kollokvium.no

To britiske forskere foreslår nu at slanke kiloet, og det med en noget utraditionel metode: De vil give det lidt tid i solen.

Elektroner afslører snavs

Det er forskere ved Newcastle University, som har brugt et helt nyt måleinstrument til at tjekke, hvordan snavs fester sig på en tilsvarende cylinder, og hvordan skidtet eventuelt kan fjernes.

De har ikke brugt det originale kilogram – simpelthen fordi man ikke må. Tænk nu, hvis man tabte det på jorden, og der gik et lille stykke af?

Dette er bare den sidste måling af, hvor meget kiloet egentlig vejer i dag, og andre forskere er tidligere kommet frem til andre estimater.

Peter Cumpson og Naoko Sano har brugt et måleinstrument ved navn Theta probe X-ray Photoelectron Spectroscopy, eller Thetasonde-XPS, som er den eneste af sin slags i verden.

Kan lave tværsnit på atomniveau

XPS-maskinen kan sammenlignes med en MR-maskine, som laver et tværsnitsbillede af vores hjerner. XPS-målinger giver et tilsvarende tværsnit, men på atomniveau. Den måler, hvordan en overflade ser ud ved at registrere elektronerne, som forsvinder fra overfladen.

Det er ikke så lidt udstyr, der skal til, når du skal måle atomtynde lag på en overflade. XPS-laseren gør det ved at måle elektroner, som skydes ud fra overfladen. (Foto: Newcastle University)

De skydes nemlig ud med forskellige vinkler, og vinklerne afslører, hvordan overfladen bølger.

Så bruges Thetasonden til at sende atomer af grundstoffet argon ned på overfladen, og når atomerne rammer, kan forskerne aflæse, hvilken slags organisk materiale, der skaber ujævnhederne – uden at ødelægge selve cylinderen.

Mange bække små …

Peter Cumpson og Naoko Sano er kommet frem til, at kiloet mest sandsynligt har taget vægt på i størrelsesordenen af 10-20 mikrogram, for det meste i form af kulbrintemolekyler. Det er altså 10-20 milliondele af et gram.

Ikke de helt store udslag, altså. Kilogrammet er trods alt godt beskyttet.

»Men masse er en så grundlæggende måleenhed, at selv ganske små forandringer er vigtige, og påvirkningen fra en lille bitte variation kan blive enorm i et globalt perspektiv,« siger Peter Cumpson i en pressemeddelelse.

Kopierne er også forskellige

Desuden findes der flere officielle kopier af kilogrammet rundt omkring i verden. I 1884 blev der lavet 40 sådanne kopier, fordi flere lande end bare Frankrig havde brug for noget til at hjælpe dem med at standardisere vægten.

Forskeren Naoko Sano holder en af platinkopierne, som hun og Peter Cumpson har renset for snavs med UV-stråling og ozon. (Foto: Newcastle University)

Også disse kopier har taget lidt på i årenes løb, men ikke helt det samme som det originale kilo. Dermed bliver risikoen for fejlmålinger endnu større, hvis du for eksempel mister 10 mikrogram, hver gang du bytter et fransk kilo mod et amerikansk kilo.

»Der er eksempler i international handel med værdifulde materialer eller farligt affald, hvor der skal gøres rede for hvert eneste mikrogram,« påpeger forskerne fra Newcastle i deres studie.

UV-stråling og ozon kan hjælpe

Ifølge Peter Cumpson og Naoko Sano er løsningen dog ikke langt væk. I studiet, som er publiceret i tidsskriftet Metrologia, viser de nemlig, at sollys er lige så godt for en platincylinder, som det er for os mennesker.

»Ved at udsætte overfladen for et miks af ozon og UV-stråling så vi, at vi kan fjerne kulstofholdig forurening fra overfladen,« skriver forskerne.

»Det kan potentielt slanke kilogrammet tilbage til den originale vægt.«

Til sidst kan det nævnes, at kiloproblemstillingen forhåbentlig snart er overflødig. Verdens kloge hoveder arbejder nemlig for tiden med at finde et nyt mål for kiloet, et som også er baseret på fysiske konstanter.

© forskning.no Oversættelse: Julie M. Ingemansson

Det sker