Endelig er hele verden enige om vægten på et kilogram
Vægten af et kilogram defineres ikke længere af en klump metal.
kilo naturlov planck

En kopi af 'Le Grand K,' der står på Cité des Sciences et de l’Industrie i Paris. (Foto: Japs 88/CC BY-SA 3.0)

I en forseglet glaskuppel i Sévres nær Paris står en metalcylinder af platin og iridium.

Her har den stået siden 1889 og bestemt, hvor meget du og jeg skal veje. Den har nemlig været prototypen på et kilogram. Indtil i dag.

Et andet ligeså historisk sted i Frankrig, Versailles, har repræsentanter for mere end 60 lande, inklusive Danmark, nemlig i dag stemt ja til, at kilogrammets definition skal ændres.

Der er nemlig to problemer med 'Le Grand K', som franskmændene kalder prototypen i Sévres.

  1. Det ene er, at bygningen kan brænde ned i morgen, og så har vi pludselig mistet kilogrammet.
  2. Det andet er, at cylinderen taber sig en lille smule med tiden. Eller også tager den på. Det ved man faktisk ikke.
Grand K's 'yoyo-vægt'

Grand K står opbevaret under glasklokker, men selv i beskyttelsesdragt fæstner der sig små molekyler på overfladen af cylinderen, og det ændrer vægten.

Ændringerne kan også skyldes gasudslip fra metallet eller forurening fra omgivelserne.

Læs mere i artiklen Kiloet har taget på - nu skal det slankes.

Faktum er, at den adskiller sig en lille smule fra de kopier, man har andre steder i verden, og med tiden vil den forskel blive større, fortæller Jan Hald, der er seniorforsker ved Danmarks Nationale Metrologiinstitut, DFM, til Videnskab.dk.

»Per definition vejer Le Grand K et kilogram, men sammenligner man med tilsvarende cylindre, så ændrer de masse i forhold til hinanden. Det drejer sig om cirka 100 mikrogram over 100 år, men hvis vi ikke laver justeringer, kommer det til at blive et problem på et tidspunkt,« siger han.

Nu er kiloet en naturlov

Kiloet skal nu defineres ved hjælp af en såkaldt fastlagt naturkonstant og kendte naturlove, så vi kan sikre, at enheden forbliver så konstant som overhovedet muligt, fortæller Jan Hald.

»Når du løfter en genstand, der vejer noget, så kræver det en mængde energi,« siger han.

Kan man udregne den mængde energi, så kan man også udregne, hvad genstanden vejer. Og det kan vi udnytte, så vi bliver enige om vægten af et kilogram.

At vi i dag kan finde et mål for kilogrammet skyldes især to kendte tyske fysikere.

Den ene, som du nok kender, Albert Einstein, lærte os at masse, det vil sige vægt, kan omregnes til energi.

Det gjorde han med formlen E = mc2 - der som bekendt betyder: Energi er lig masse gange lysets hastighed i vakuum opløftet i anden.

Og en anden vigtig tysk fysiker, Max Planck, definerede en konstant, der fortæller os, hvor meget energi lyspartikler bærer ved en given elektromagnetisk frekvens. 

Ved hjælp af blandt andet deres formler og en ganske særlig vægt, kaldet en Kibble-vægt, kan vi meget præcist bestemme den energi, det kræver at løfte et objekt og herfra udlede objektets vægt, fortæller Jan Hald.

»På den måde kan man meget nøjagtigt måle vægten af et fysisk lod baseret på en nu fast værdi for Plancks konstant og velkendte naturlov,« siger han.

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Kiloet var den sidste fysiske måleenhed

Kiloet var den eneste måleenhed, der indtil i dag stadig var en fysisk genstand.

Tidligere har meteren været et stykke stof og sekundet et pendulsving. I dag er meteren defineret ved den tid, det tager lys at flytte sig under vakuum i et tidsinterval på 1/299.792.458 af et sekund.

Sekundet er derimod defineret som tiden for 9.192.631.770 svingninger af den elektromagnetiske stråling, der svarer til overgangen mellem to niveauer af grundtilstanden af cæsium-133-atomet.

(Kilde: Jan Hald/BIPM)

Du kommer ikke til at veje mere eller mindre

Den nye definition af kilogrammet vil ikke komme til at betyde det store for dig og mig.

Du vil hverken opleve, at du taber dig, eller tager på. Og hvis du gør, så kan du altså ikke skyde skylden på forskerne.

Forskerne vil nemlig lægge den nye definition så tæt op af den nuværende som muligt, fortæller Jan Hald.

»Hvis der optræder en forskel, så er den så lille, at det ikke vil have nogen praktisk betydning,« siger han.

Men for forskere, der arbejder med meget nøjagtige målinger, er det en vigtig ændring.

»Det betyder, at vi slipper for ustabilitet mellem måleresultater. Indenfor metrologi er det den største begivenhed de sidste 100 år, for nu er der ingen måleenheder tilbage, som er defineret ud fra en menneskabt fysisk genstand,« siger han.

På Danmarks Nationale Metrologiinstitut har de for eksempel deres egen kopi af cylinderen i Paris, og dens masse har hidtil ændret sig i forhold til 'Le Grand K'. Det problem er nu løst.

Vidste du?

Metrologi er videnskaben om målinger og måleteknik.

Naturlove kan også ændre sig

Hvis vi ikke justerede kilogrammet, ville forskerne altså komme til at opleve flere og flere unøjagtigheder i deres forskningsresultater.

Men hvad med de nye definitioner, er de virkelig konstante?

»De naturlove man bruger, er så gennemtestede, at, man tror, det her system vil kunne holde til evig tid, ja,« siger Jan Hald.

Han er dog enig i, at der indenfor forskning altid kan opstå nye opdagelser, som ændrer reglerne.

»I sin tid lærte man, at atomer bestod af protoner, neutroner og elektroner. Senere blev det opdaget, at protoner og neutroner består af quarker. Man har ændret definitionen af andre måleenheder flere gange i historien, når man har fundet en ny måde, der er bedre end den gamle.«

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.