تعريف علمي لـ”الكيلو جرام” يحيل “الأسطوانة المصمتة” للتقاعد

يعد الكيلوجرام وحدة القياس الدولية المعيارية الوحيدة التي يتم تعريفها بصورة مادية، بخلاف المتر والثانية والأمبير وباقي وحدات القياس التي يتم تحديدها على أساس ثوابت حسابية تشكل حقائق فيزيائية وليس أجساما مادية، إذ يتم تحدد مقدار “وزن الكيلوجرام”، حاليا بكتلة فيزيائية يطلق عليها اسم “الكيلوجرام الأولي الدولي” IPK.
وطوال عقود، يحاول العلماء المختصون بعلم القياس والموازين أن يحيلوا تلك الكتلة الاسطوانية المصمتة المصنوعة من البلاتينيوم والإيريدوم المعروفة باسم “الألف الكبيرة” Le Grand K، إلى التقاعد، وهي عبارة عن كتلة اسطوانية مصمتة تحدد وتعرف الكيلوجرام منذ 126 عاما، وهي محفوظة في قبو يحظى بحماية أمنية عالية خارج العاصمة الفرنسية باريس، وهناك نسخ أخرى منها في مدن عالمية أخرى، لكنها كلها تعتمد على الكيلوجرام الأولي الدولي.

ويرى العلماء، أن هذه الاسطوانة المعيارية المحددة لوزن الكيلوجرام، التي يصل قطرها إلى 39 ميلمترا وارتفاعها 39 ميليمترا أيضا، قد ينقص وزنها بعد أن تخسر ذرات مع الزمن أو ربما تتحطم عن طريق الصدفة أو لأي سبب من الأسباب.
ورغم أن نقص وزن الكيلوجرام جراء فقدان الذرات بفعل الزمن قد لا يحدث فرقا كبيرا عند وزن كيلو الطحين على سبيل المثال أو عند شراء أي مادة غذائية، لكنه مهم بالنسبة إلى المهندسين والعلماء الذين يعملون على مواد حساسة للغاية أو على هياكل صغيرة للغاية
ويبدو أن العلماء نجحوا حاليا في التوصل إلى البيانات المطلوبة لإحالة هذه الاسطوانة إلى التقاعد، وذلك بتوصلهم إلى تعريف لـ ” الكيلو جر ام “يعتمد على “الثابت الحسابي”. من خلال ما يسمى بـ”ثابت بلانك”، وهو عبارة عن “كمية مهمة في الفيزياء، وهي الكمية التي تربط كمية الطاقة في فوتون بمدى تكرار موجته”. لكن قياس هذا الثابت هو الجزء الصعب من المسألة، فإحدى الوسائل هي حساب عدد الذرات في كرة من السيليكون، أما الوسيلة الأخرى فهي استخدام ميزان واط، الذي يعمل بواسطة وزن كتلة اختبارية مقابل قوة كهرومغناطيسية.

وعلى مدى سنوات من البحث المتواصل تم تجميع نتائج الطريقتين لمعرفة ما إذا كان هناك توافق بينهما. وكما اتضح، فإنهما جاءتا متطابقتين إلى حد كبير وصل إلى حد الاتفاق على معيار بلانك الثابت بحدود 12 جزءا من المليار.
وهناك طريقة أخرى للحصول على مزيد من البيانات لإضافتها إلى البيانات السابقة، وينبغي أن تكون نتائج كرات السيليكون من روسيا متقاربة مع هذه النتائج.

وإذا اختلفت النتائج التي ستتمخض عنها كرات السيليكون الروسية فإن هذا قد يتسبب بمعضلة، لكن عالم الفيزياء في المعهد القومي الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا، ديفيد نيويل، اكد في تصريح للدورية العلمية “نيتشر” أنه متفائل وعلى ثقة من أن هذا لن يحدث”، ويقصد أنه سيكون هناك تطابق في النتائج.