کیلوگرم ِ جدید بر پایه فیزیک کوانتومی

1
2406

بیگ بنگ: کیلوگرم با قدمتی ۱۳۰ ساله دیگر کارایی سابق را ندارد و تنها ایده‌ای انتزاعی دربارۀ نور و انرژی است. فیزیکدانان بتازگی کیلوگرم را با اندازه‌گیری انتزاعی و غیرمتغیری جایگزین کردند که بر پایه کوادریلیون‌ها ذره نور و ثابت پلانک، استوار است.

page a pبه گزارش بیگ بنگ، از یک منظر، این دستاورد خیلی بزرگ و به طرز شگفت‌انگیزی دشوار است. حالا کیلوگرم تا ابد ثابت است. بر حسب استدلال‌های علمی، انسان‌ها میتوانند با این واحد جرم با بیگانگان فضایی ارتباط برقرار کنند. حالا کیلوگرم واقعیتی ساده است؛ که میتواند در همه جای دنیا بکار گرفته شود. از دیدگاه عَملی، وزنِ کیلوگرم جدید تقریبا با کیلوگرم قدیمی یکسان است. اگر دیروز وزنتان ۹۳ کیلوگرم بود، امروز و فردا نیز ۹۳ کیلوگرم خواهید بود. تعریف جدید وزن تنها در چند کاربرد علمی ِ انگشت شمار، تفاوت ایجاد کرده است.

نکته جالب ِ توجه این نیست که شیوۀ کاربرد کیلوگرم توسط ما انسان‌ها دچار تغییر خواهد شد. نکته این است که مشخص شد تعریف یک واحد جرم/وزن چقدر کار ِ سخت و دشواری است. از مدت‌ها پیش، سایر نیروهای اساسی بر حسب واقعیت بنیادی درک شده‌اند. بر طبق موسسه استاندارد و فناوری ملی(NIST)، ثانیه در قدیم بر حسب چرخش ساعت پاندولی تعریف می شد. اما حالا دانشمندان ثانیه را بعنوان زمانی که طول می کِشد اتم سزیوم وارد ۹,۱۹۲,۶۳۱,۷۷۰ چرخۀ آزادسازی تابش ریزموج شود، تعریف می کنند. و متر؟ متر فاصله‌ای است که نور در ۱٫۲۹۹,۷۹۲,۴۵۸ اُم ثانیه طی می کند.

اما جرم اینگونه نیست. ما معمولا کیلوگرم را بر حسب وزن اندازه می گیریم. اینکه وسایل روی ترازو چقدر فشار می آورند. اما این اندازه‌گیری به مکان وزن‌کشی هم بستگی دارد. اگر آن استوانه را که ۱۳۰ سال پیش در فرانسه استفاده شد به ماه ببرید، وزن آن با زمین یکسان نخواهد بود. حتی اگر آن را به نقاط مختلف زمین ببرید، وزن آن قدری فرق خواهد کرد.

بر طبق توضیح موسسه استاندارد و فناوری ملی، کیلوگرم ِ جدید بر پایه رابطه اساسی میان جرم و انرژی قرار دارد؛ رابطه‌ای که تا حدودی در معادله E=mc^2 اینشتین نمود پیدا کرده است. بر این اساس، جرم میتواند به انرژی تبدیل شود و بالعکس. در مقایسه با جرم، تعریف و اندازه‌گیری انرژی کار راحت‌تری است. ما این سادگی را مدیون معادله دیگری هستیم که حتی قدیمی‌تر از معادله اینشتین است. بر طبق موسسه استاندارد و فناوری ملی، فیزیکدانی به نام «ماکس پلانک» در سال ۱۹۰۰ نشان داد که E=hv. بر اساس کارهای وِی، در مقیاسی که به قدر کافی کوچک باشد، انرژی میتواند بالا و پایین برود. این معادله می گوید که انرژی ماهیت گسسته دارد و میتواند بالا و پایین برود.

کیلوگرم جدید دو معادلۀ اینشتین و پلانک را با هم ادغام می کند. این کار به دانشمندان فرصت میدهد تا جرم را بر حسب ثابت پلانک تعریف کنند که یکی از ویژگی‌های ثابت کیهان برشمرده می شود. یک ائتلاف بین‌المللی از آزمایشگاه‌های مهم جهان دست به دست هم داده تا دقیق‌ترین اندازه‌گیری از ثابت پلانک را ارائه بدهد.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: livescience.com


یک دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

Please enter your comment!
Please enter your name here

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.