Hôm nay, ngày 20/5/2019 - Ngày Đo lường Thế giới, định nghĩa 1 kilogram mới chính thức có hiệu lực dưới sự đồng thuận của tập thể các nhà đo lường, nhà khoa học và cộng đồng quốc tế trong cuộc họp của Đại hội đồng về Trọng lượng và Đo lường Thế giới (CGPM) tổ chức tại Versailles (Pháp) ngày 16/11/2018.
Theo Tiến sĩ Terry Quinn, Giám đốc danh dự Cục cân và đo lường Quốc tế (BIPM) cho biết: Định nghĩa kilogram mới được xác định theo hằng số vật lý có tên là Hằng số Planck. Theo đó, các nhà khoa học sử dụng 3 khái niệm gồm hằng số Planck, tốc độ ánh sáng và tần số cộng hưởng của nguyên tử Xêsi để định nghĩa 1 kilogram mới.
Độ lớn của một kilogram sẽ được thiết lập bằng cách ấn định giá trị số của Hằng số Planck bằng chính xác 6,626069… x 10–34 được biểu thị bằng đơn vị SI s–1m2kg.
Nói về tác động của định nghĩa 1 kilogram mới này đến đời sống con người, Tiến sĩ Terry Quinn cho biết: Đối với chúng ta, định nghĩa này không có ảnh hưởng đến giao dịch, thương mại quốc tế. Cụ thể, 1kg táo trước khi thay đổi định nghĩa vẫn là 1kg táo sau khi thay đổi định nghĩa.
Tuy nhiên, với các nhà khoa học, sự thay đổi này có ý nghĩa rất lớn. Việc định nghĩa lại kilogram bằng Hằng số Planck đảm bảo độ tin cậy, mở đường cho những cải tiến không giới hạn về độ chính xác của các phép đó, đồng thời mở ra khả năng thực hiện các phép đo chính xác với số lượng rất nhỏ và rất lớn về sau, chuyên gia Ian Robinson từ Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia của Vương quốc Anh cho biết.
Di sản hơn 1 thế kỷ của quả cân "Le Grand K"
Định nghĩa của 1 kilogram mới vừa kết thúc một kỷ nguyên cũ nhưng lại là khởi đầu của một kỷ nguyên đo lường mới. Thay thế hoàn toàn quả cân "Le Grand K" (nặng bằng 1 kilogram).
"Le Grand K" được bảo vệ như bảo vật của nhân loại. Ảnh: Science News
Sau 130 năm tồn tại và phục vụ cho con người, các nhà khoa học vẫn rất trân trọng quả cân "Le Grand K". Hiện nay, nó vẫn được cất giữ bảo mật như báu vật tại hầm của trụ sở Cục cân và đo lường Quốc tế (BIPM) ở Sèvres, Pháp.
"Le Grand K" được sản xuất vào năm 1889 từ 90% bạch kim và 10% iridium (trong đó, iridium là một trong những nguyên tố hiếm nhất trong vỏ Trái Đất, đồng thời là kim loại có khả năng chống ăn mòn nhất, thậm chí ở nhiệt độ cao khoảng 2000 độ C.)
"Le Grand K" được "bọc" bởi 3 cái chuông, dưới sự giám sát chặt chẽ có nhiệt độ tiêu chuẩn. Và dĩ nhiên, không phải ai cũng có thể tùy tiện tiếp xúc khối kim loại hình trụ màu bạc này, bởi mở được 3 cái chuông cần có 3 chìa khóa thiết kế các ổ khóa khác nhau, trong đó chỉ có 2 chiếc được giữ tại Pháp.
Để mở được 3 cái chuông cần có 3 chìa khóa thiết kế các ổ khóa khác nhau, trong đó chỉ có 2 chiếc được giữ tại Pháp. Ảnh: Science Friday
Kể từ khi được tạo ra đầu tiên vào năm 1889 ("Le Grand K" được đúc tại Lodon (Anh) trước khi được đưa tới Pháp), quả cân nặng 1 kilogram này chỉ được tiếp xúc với môi trường sau mỗi 40 năm. Sự xuất hiện hiếm hoi này chỉ xảy ra để các nhà khoa học tiến hành kiểm tra khối lượng thực của nó; cũng như so sánh khối lượng của quả cân gốc với các bản sao có mặt trên toàn cầu.
Đó là một quá trinh đình hỏi sự tinh tế, tỉ mỉ, bởi hydrocarbon trên đầu ngón tay hoặc hơi ẩm trong không khí có thể làm ô nhiễm bề mặt nguyên sơ của quả cân "Le Grand K", dẫn đến những thay đổi nhỏ (dù chỉ là bằng khối lượng của một chiếc lông mi) về nguyên mẫu 1 kilogram tiêu chuẩn của thế giới.
Như vậy, sau 130 năm tồn tại, "Le Grand K" được kiểm tra 3 lần. Sau lần kiểm tra thứ ba, khối lượng của nó đã suy giảm một phần.
Hơn nữa, trong hơn 1 thế kỷ qua, các bản sao quả cân "Le Grand K" đều có xu hướng tăng khối lượng so với bản gốc, mặc dù mức tăng này là rất rất nhỏ đối với chúng ta. Trung bình, mức tăng là khoảng 50 microgam (một phần triệu gam) trong hơn 100 năm.
Đó là lý do các nhà khoa học nghĩ đến việc thay thế một định nghĩa 1 kilogram tiêu chuẩn mới, có giá trị vĩnh cửu bằng Hằng số Planck.
Sau hơn 1 thế kỷ "phục vụ" cho con người và khoa học, quả cân "Le Grand K" chính thức nghỉ hưu vào Ngày Đo lường Thế giới 20/5/2019.
Tất nhiên, nó vẫn được gìn giữ một cách trân trọng, vừa để tôn vinh di sản mà nó đóng góp cho con người, vừa để các nhà khoa học tiến hành theo dõi dự thay đổi khối lượng của nó theo thời gian. Như vậy, dù "nghỉ hưu" nhưng "Le Grand K" vẫn có giá trị khoa học đối với các nhà đo lường thế giới.
Bài viết sử dụng nguồn: Physicsworld, Atlasobscura
* Đọc bài cùng tác giả Trang Ly tại đây.