https://frosthead.com

Wetenschappers staan ​​op het punt om de kilogram opnieuw te definiëren en ons meetsysteem op te schudden

Opgesloten in een kluis die drie sleutels vereist om te openen, in de stad Sèvres net ten zuidwesten van Parijs, is er een kilogram. Eigenlijk is het The Kilogram, het internationale prototype van de kilogram (IPK), de kilogram waartegen alle andere kilo's hun maat moeten nemen, Le Grand K. Deze cilinder van platina-iridiumlegering bevindt zich onder drie glazen beschermklokken, in een temperatuur- en vochtigheidsgecontroleerde omgeving, in een kluis samen met zes officiële exemplaren in de ondergrondse kluis van Sèvres.

"Als je het zou laten vallen, zou het nog steeds een kilogram zijn, maar de massa van de hele wereld zou veranderen", zegt Stephan Schlamminger, een fysicus bij het National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg, Maryland.

De IPK komt pas om de 40 jaar uit de kluis, wanneer de ingots ter grootte van een golfbal, per definitie exact 18 kilogram, wordt gebruikt om kopieën te kalibreren die worden gedeeld met landen over de hele wereld. Maar er is een probleem. In de kluis met de IPK zijn zes témoins of 'getuigen' - de officiële kopieën. In de loop der jaren, zoals blijkt uit de zeldzame gevallen waarin Le Grand K en zijn getuigen zijn gemeten, is de massa van de IPK "afgedreven".

IPK Het internationale prototype van de kilogram (IPK). (Foto met dank aan de BIPM)

De meeste getuigen wegen nu iets meer - een kwestie van microgrammen of miljoensten van een gram - dan de IPK (hoewel veel kopieën aanvankelijk massiever waren). Je zou kunnen zeggen dat de IPK massa verliest, alleen jij kunt dat niet zeggen, omdat de IPK onveranderlijk en onwrikbaar één kilogram is . Bovendien weten fysici niet eens of de IPK op de lange termijn massa verliest of aankomt, alleen dat het langzaam afdrijft als gevolg van onmerkbare hoeveelheden materiaal verzameld uit de lucht, of wrijft tijdens een weging, of vlekken op de zilverachtig oppervlak van de IPK tijdens een van zijn minutieuze baden.

Zoals u zich kunt voorstellen, veroorzaken wetenschappers op dit moment veel hoofdpijn - om maar te zwijgen van industrieën die afhankelijk zijn van kleine en precieze massametingen, zoals farmaceutische bedrijven.

"Op dit moment wordt de kilogram gedefinieerd in termen van de massa van een bepaald ding, " zegt Ian Robinson van het National Physical Laboratory (NPL) in Zuid-Londen. "En als dat ding is vernietigd of veranderd of wat dan ook, het is lastig."

Kilogram Massa's Een van de platina-iridiumkopieën van NIST van de IPK, de K92, met roestvrijstalen kilogrammassa's op de achtergrond. (Jennifer Lauren Lee / NIST)

Gelukkig hebben de metrologen van de wereld een oplossing: de kilogram opnieuw definiëren in termen van een natuurlijke, universele constante. De meeste eenheden in het International System of Units (SI) zijn al gedefinieerd volgens universele constanten, zoals de meter, die officieel de lengte is die met de snelheid van het licht in een vacuüm wordt afgelegd in 1 / 299.792.458 seconde. Natuurlijk berust deze definitie op de tweede, die wordt gedefinieerd als de duur van 9.192.631.770 perioden van een specifieke frequentie van elektromagnetische straling (in dit geval microgolven) die ervoor zorgt dat het buitenelektron van een cesium-133-atoom overgaat (overschakelen van een quantum meting van "spin-up" naar "spin-down" of omgekeerd).

Maar de kilogram, de laatst overgebleven eenheid gedefinieerd door een artefact, heeft zich tot nu toe koppig verzet tegen herdefiniëren. Op 16 november, op de 26e vergadering van de Algemene Conferentie over gewichten en maten, zullen afgevaardigden van 60 lidstaten in Sèvres bijeenkomen om te stemmen om de kilogram opnieuw te definiëren volgens de constante van Planck - een getal dat de frequentie van een lichtgolf relateert aan de energie van een foton in die golf. En volgens Richard Davis, een natuurkundige bij het International Bureau of Weights and Measures (BIPM), "verwachten ze een aanzienlijke meerderheid."

(UPDATE: Op 20 mei 2019 zijn de wijzigingen in het International System of Units officieel van kracht geworden, inclusief nieuwe definities voor de kilogram, de ampère, de Kelvin en de mol.)

Max Planck en Albert Einstein

In 1879 werd de IPK gegoten door het edelmetaalbedrijf Johnson Matthey in Londen, een 20-jarige Max Planck verdedigde zijn proefschrift over de tweede wet van de thermodynamica en Albert Einstein werd geboren. Hoewel de twee wetenschappers het in de loop van hun leven niet wisten, zou hun collectieve werk over de fundamentele fysica van zwaartekracht en kwantummechanica de basis leggen voor een 21e-eeuwse definitie van de kilogram.

Dus wat is Planck constant? "Op een fundamenteel niveau is het moeilijk te zeggen, " zegt Davis.

De constante van Planck is een zeer klein aantal: 6.62607015 x 10 -34, om precies te zijn, zoals officieel zal worden bepaald tijdens de vergadering van 16 november. In 1900 berekende Max Planck het aantal dat geschikt was voor modellen van licht afkomstig van sterren, waarbij de energie en temperatuur van de sterren werden afgestemd op hun spectrum van elektromagnetische straling (gezamenlijk bekend als blackbody-straling). Destijds suggereerden experimentele gegevens dat energie bij geen enkele waarde vrij stroomt, maar veeleer in bundels of quanta - waar de kwantummechanica zijn naam aan ontleent - en Planck moest een waarde voor deze bundels berekenen om te passen in zijn blackbody-stralingsmodellen.

Einstein en Planck Vijf Nobelprijswinnaars, van links naar rechts: Walther Nerst, Albert Einstein, Max Planck, Robert Millikan en Max von Laue, verzameld voor een diner georganiseerd door von Laue in 1931. (Public Domain)

Vijf jaar later publiceerde Albert Einstein zijn speciale relativiteitstheorie, die zou worden uitgedrukt als de beroemde vergelijking E = mc 2 (energie is gelijk aan massa maal de snelheid van het kwadraat, een belichaming die energie fundamenteel is verbonden in alle materie van het universum). Hij berekende ook de theoretische waarde van een enkele, fundamentele kwantum van elektromagnetische energie - nu bekend als een foton - die resulteerde in de Planck-Einstein-relatie, E = h v . De vergelijking stelt dat de energie van een foton (E) gelijk is aan Planck's constante (h) maal de frequentie van elektromagnetische straling ( v, wat het Griekse symbool nu is in plaats van een "v").

“Je weet dat je de energie van een foton hebt, dat is h v, maar je weet ook dat je de energie van een massa hebt, dat is mc 2 . [So], E = h v = mc 2 . Hier zie je hoe je een massa kunt krijgen uit h [constante van Planck], v [de golffrequentie] en c [de snelheid van het licht], ”zegt David Newell, een fysicus bij NIST.

Maar dit is niet de enige plaats waar de constante van Planck opduikt. Het nummer is nodig om het foto-elektrisch effect te beschrijven waarop zonnecellen zijn gebaseerd. Het wordt ook gebruikt in het atoommodel van Niels Bohr en het verschijnt zelfs in het Heisenberg-onzekerheidsprincipe.

"Het is alsof je zegt, nou, hoe zit het met Pi?" Zegt Davis. “Wat is Pi? Welnu, het is de omtrek van de cirkel gedeeld door de diameter van de cirkel. Maar dan verschijnt Pi overal in de wiskunde. Het is overal. '

De sleutel die de constante van Planck met de kilogram verbindt, is de eenheid, de joule-seconde of J · s. De constante krijgt deze unieke eenheid omdat energie wordt gemeten in joules en de frequentie wordt gemeten in Hertz (Hz) of cycli per seconde. Een joule is gelijk aan een kilogram vermenigvuldigd met vierkante meters gedeeld door vierkante seconden (kg · m 2 / s 2 ), dus met een paar slimme metingen en berekeningen kan men de kilogram bereiken.

Maar voordat u de wereld kunt overtuigen om de definitie van de standaard massa-eenheid te wijzigen, moeten uw metingen beter de beste zijn die ooit in de geschiedenis van de wetenschap zijn genomen. En zoals Newell het stelt, "iets absoluuts meten is verdomd moeilijk."

Meten voor meten

We nemen vaak aan dat een seconde een seconde is, of een meter per meter. Maar voor het grootste deel van de menselijke geschiedenis waren dergelijke maten van tijd, lengte en massa nogal willekeurig, gedefinieerd volgens de grillen van lokale gebruiken of heersers. Een van de eerste besluiten dat nationale metingen moeten worden gestandaardiseerd, kwam uit de Magna Carta in 1215, waarin staat:

“Laat er één maat voor wijn zijn in ons koninkrijk, en één maat voor bier, en één maat voor maïs, namelijk“ de Londense wijk ”; en één breedte voor doeken, geverfd, roodbruin of halberget, namelijk twee ellen in de zelfkant. Laat het hetzelfde zijn met gewichten als met maten. "

Maar na de Verlichting, toen wetenschappers de fysieke beperkingen van het universum begonnen te ontwarren, werd het duidelijk dat verschillende maatstaven een enorme belemmering vormden voor de vooruitgang van de soort. Wetenschappers verspreidden zich over de hele wereld in de 18e en 19e eeuw en maten alles, van de precieze vorm van de aarde tot de afstand tot de zon - en elke keer moest een Duitse lachter (ongeveer twee meter, afhankelijk van de regio) worden vergeleken met een Engels yard (die ook voor het grootste deel van zijn bestaan ​​varieerde), onzekerheden en miscommunicatie waren er in overvloed.

Een kopie van de eerste meterstandaard, verzegeld in de fundering van een gebouw aan de rue de Vaugirard 36, Parijs. Een kopie van de eerste meterstandaard, verzegeld in de fundering van een gebouw aan de rue de Vaugirard 36, Parijs. (Ken Eckert / Wikimedia Commons CC 4.0)

De Fransen hadden eindelijk een revolutie - niet alleen van politiek, maar ook van maatregelen. Naarmate de 18e eeuw ten einde liep, heeft het Koninkrijk Frankrijk naar schatting ongeveer een kwart miljoen verschillende eenheden gehad, waardoor het onmogelijk was om ze allemaal bij te houden. Op aandringen van de Nationale Constituerende Vergadering, die tijdens het begin van de Franse Revolutie werd gevormd, wilde de Franse Academie van Wetenschappen een nieuwe lengte-eenheid instellen die de officiële maatregel voor het land zou worden: de meter, gedefinieerd als een tien miljoenste van de afstand van de noordpool tot de evenaar.

Een onderzoeksexpeditie onder leiding van Franse wiskundigen en astronomen Jean Baptiste Joseph Delambre en Pierre Méchain trianguleerde de afstand van een deel van die lengte, die zich uitstrekte van Duinkerken tot Barcelona, ​​om de nieuwe meter te berekenen. De enquêtemetingen werden voltooid in 1798 en de nieuwe norm werd snel overgenomen in Frankrijk.

De meter was een fundamentele maateenheid, die de liter (1.000 kubieke centimeter) en zelfs de kilogram (de massa van één liter water) definieerde. Tegen 1875 was de wereld klaar om het metrische systeem over te nemen, en de Meterconventie van dat jaar zag vertegenwoordigers van 17 landen het Verdrag van de Meter ondertekenen, het Internationaal Bureau voor gewichten en metingen oprichten en voorzien in nieuwe normen voor massa en lengte gegoten in platina-iridiumlegering, die de meter en de kilogram voor de wereld definieert.

Maar toen een golf van 20e-eeuwse wetenschappers zoals Planck en Einstein begon te porren en te porren in de Newtoniaanse structuur van de fysica, nieuwe wetten ontdekte tussen de uitgestrektheid van de kosmos en de grondbeginselen van het atoom, moest het meetsysteem dienovereenkomstig worden bijgewerkt . Tegen 1960 werd het International System of Units (SI) gepubliceerd, en landen over de hele wereld hebben metrologie-instellingen opgericht om de officiële definities van onze zeven basiseenheden te verfijnen: de meter (lengte), kilogram (massa), seconde (tijd) ), ampère (elektrische stroom), Kelvin (temperatuur), mol (hoeveelheid stof) en candela (helderheid).

Silicon Sphere Een Avogadro-bol van zuiver silicium-28 atomen. Door het volume van de bol en het volume van een enkel silicium-28-atoom te meten, kunnen meteorologen de massa van een enkel atoom in de bol meten, een methode bieden om het aantal atomen in een mol te berekenen, het aantal van Avogadro genaamd, dat kan worden gebruikt om de constante van Planck te berekenen. (Foto met dank aan de BIPM)

Uit deze basiseenheden kunnen alle andere eenheden worden berekend. Snelheid wordt gemeten in meters per seconde die kan worden omgezet in mph en andere snelheden; de volt wordt gemeten in termen van stroomsterkte en weerstand in ohm; en de definitie van de tuin is nu evenredig met 0, 9144 meter.

Vandaag, net als in de 18e eeuw, staat het verfijnen van dergelijke metingen voorop in de wetenschappelijke mogelijkheden. Hoewel het onwaarschijnlijk is dat de herdefiniëring van de kilogram je dagelijkse leven zal veranderen, zijn de uiteindelijke effecten van het definiëren van een nauwkeuriger meetsysteem vaak wijdverbreid en diepgaand.

Neem bijvoorbeeld de tweede. Sinds 1967 is de definitie van een seconde gebaseerd op de frequentie van een microgolflaser, en zonder deze precisie zou GPS-technologie onmogelijk zijn. Elke GPS-satelliet draagt ​​een atoomklok, cruciaal om te corrigeren voor het feit dat de tijd oneindig lang maar meetbaar langzamer gaat op onze satellieten terwijl ze met hoge snelheden om de aarde draaien - een effect voorspeld door Einsteins relativiteitstheorie. Zonder de nieuwe definitie zouden we deze kleine fracties van een seconde niet kunnen corrigeren, en naarmate ze groeiden, zouden GPS-metingen verder en verder uit de koers raken, waardoor alles van Google Maps tot GPS-geleide munitie niets anders dan sciencefiction is.

De relatie tussen de tweede en GPS onthult de fundamentele verstrengeling van metrologie en wetenschap: voortschrijdend onderzoek vereist en maakt nieuwe meetnormen mogelijk en die nieuwe meetnormen zorgen op hun beurt voor geavanceerder onderzoek. Waar deze cyclus uiteindelijk onze soort zal overnemen is onbekend, maar na het overlijden van de meterbalk en het verlaten van de seconde zoals gedefinieerd door een fractie van een dag, is één ding duidelijk: de IPK is naast de guillotine.

The Kibble Balance

NIST-4 De NIST-4 Kibble-balans, beheerd door het National Institute of Standards and Technology. In tegenstelling tot eerdere Kibble-balansen, gebruikt de NIST-4 een balanswiel dat werkt als een katrol in plaats van een balk. Het saldo meet de constante van Planck tot een onzekerheid van 13 delen per miljard. (Jennifer Lauren Lee / NIST)

Natuurkundigen weten al tientallen jaren dat de kilogram kan worden gedefinieerd in termen van de constante van Planck, maar het was niet tot voor kort dat de metrologie voldoende geavanceerd was om het aantal zo nauwkeurig te meten dat de wereld een nieuwe definitie zou accepteren. Tegen 2005 begon een groep wetenschappers van NIST, NPL en de BIPM, die Newell 'de bende van vijf' noemt, de kwestie aan de orde te stellen. Hun papier over de kwestie is getiteld, Herdefiniëring van de kilogram: een beslissing waarvan de tijd is gekomen .

"Ik beschouw het als een mijlpaalnota", zegt Newell. "Het was erg provocerend - het irriteerde mensen."

Een van de belangrijkste technologieën om de in de krant geïdentificeerde Planck-constante te meten, is een wattsaldo, eerst geconceptualiseerd door Bryan Kibble bij NPL in 1975. (Na zijn dood in 2016 werd het wattsaldo omgedoopt tot het Kibble-saldo ter ere van Bryan Kibble.)

De Kibble-balans is op een fundamenteel niveau de evolutie van een technologie die meer dan 4000 jaar oud is: weegschalen. Maar in plaats van een object tegen een ander te wegen om de twee te vergelijken, kunnen fysici met een Kibble-balans een massa afwegen tegen de hoeveelheid elektromagnetische kracht die nodig is om het tegen te houden.

"De balans werkt door een stroom door een spoel in een sterk magnetisch veld te laten gaan, en dat genereert een kracht, en je kunt die kracht gebruiken om het gewicht van een massa te balanceren, " zegt Ian Robinson van NPL, die met Bryan Kibble werkte aan de eerste wattbalansen vanaf 1976.

De balans werkt in twee modi. De eerste, weeg- of krachtmodus, balanceert een massa tegen een gelijke elektromagnetische kracht. De tweede modus, snelheid of kalibratiemodus, gebruikt een motor om de spoel tussen de magneten te verplaatsen terwijl de massa niet in balans is, waardoor een elektrische spanning wordt gegenereerd die u de sterkte van het magnetische veld geeft, uitgedrukt als een maat voor elektrische kracht. Als een resultaat is de kracht van de massa in weegmodus gelijk aan de elektrische kracht die wordt gegenereerd in snelheidsmodus.

De elektrische kracht kan vervolgens worden berekend als een functie van de constante van Planck dankzij het werk van twee Nobelprijswinnende fysici, Brian Josephson en Klaus von Klitzing. In 1962 beschreef Josephson een kwantum-elektrisch effect gerelateerd aan spanning, en von Klitzing onthulde een kwantum-effect van weerstand in 1980. De twee ontdekkingen maken het mogelijk om de elektrische kracht van de Kibble-balans te berekenen in termen van kwantummetingen (met behulp van de constante van Planck), wat op zijn beurt overeenkomt met de massa van een kilogram.

Naast de Kibble-balans, is het papier van de 'bende van vijf' een andere manier om de constante van Planck te berekenen - door bollen van vrijwel zuivere silicium-28-atomen te maken, de meest perfecte ronde objecten die ooit door de mensheid zijn gemaakt. Het volume en de massa van een enkel atoom in de bol kunnen worden gemeten, waardoor metrologen en chemici de Avogadro-constante kunnen verfijnen (het aantal entiteiten is één mol), en van het aantal van Avogadro kan men Planck's berekenen via reeds bekende vergelijkingen.

"Je hebt twee manieren nodig om dit te doen, zodat je het vertrouwen krijgt dat er geen verborgen probleem is in een enkele methode, " zegt Robinson.

Wit bord Een whiteboard bij NIST legt uit hoe een Kibble-balans een mechanische maat (het gewicht van een kilogram massa) kan vergelijken met een elektrische maat (de kracht van elektrische stroom die nodig is om de kilogram te houden, uitgedrukt als een functie van de constante van Planck). (Jay Bennett)

Om de kilogram te herdefiniëren, een verandering die op 20 mei 2019 zal worden doorgevoerd, vereiste de Algemene Conferentie over gewichten en metingen ten minste drie experimenten om de Planck-constante te berekenen tot een onzekerheid van niet meer dan 50 delen per miljard, een van die de waarde moet berekenen binnen een onzekerheid van 20 delen per miljard. De internationale inspanningen op het gebied van silicium zijn precies genoeg geworden om een ​​onzekerheid van slechts 10 delen per miljard te bereiken, en vier Kibble-balansmetingen leverden ook waarden op binnen de vereiste onzekerheid.

En als gevolg van al deze maatregelen, veel meer dan de kilogram gaat veranderen.

Het nieuwe internationale systeem van eenheden

Meer dan het herdefiniëren van de kilogram, stelt de 26e vergadering van de Algemene Conferentie over gewichten en metingen (CGPM) een vaste waarde vast voor de constante van Planck, en als gevolg daarvan voert het de grootste transformatie van het internationale systeem van eenheden sinds zijn oprichting in 1960 uit Eerder werd de constante van Planck onophoudelijk gemeten, gemiddeld met andere metingen over de hele wereld, en om de paar jaar werd een lijst met nieuwe waarden aan onderzoeksinstellingen verstrekt.

"Niemand zal de Planck-constante meten zodra deze [stemming] is verstreken, omdat de waarde ervan zal zijn gedefinieerd, " zegt Davis.

Naast de Planck-constante zal de Avogadro-constante worden ingesteld op een vaste waarde, evenals de elementaire lading ( e, de lading van één proton) en het drievoudige punt van water (de temperatuur waarbij water kan bestaan ​​als een vaste stof), vloeistof of gas, te definiëren als 273, 16 graden Kelvin of 0, 01 graden C).

Door de Planck constant als een absolute waarde in te stellen, wenden wetenschappers zich af van conventionele mechanische metingen en nemen ze een reeks kwantumelektrische metingen aan om onze fundamentele eenheden te definiëren. Als de constante eenmaal is gedefinieerd, kan deze worden gebruikt om een ​​reeks massa's te berekenen, van het atomaire niveau tot het kosmische, waardoor de noodzaak overblijft om de IPK in kleinere meetbare delen of tot enorme massa's te verkleinen.

"Als je een artefact hebt, veranker je je schaal slechts op één punt, " zegt Schlamminger. "En een fundamentele constante geeft niet om de schaal."

Mark II Kibble Balance Ian Robinson met de Mark II Kibble-balans. Gebouwd door het National Physical Laboratory (NPL) in het VK, werd Mark II later overgenomen door de National Research Council (NRC) van Canada, waar het werd gebruikt om een ​​waarde van de constante van Planck te meten tot een onzekerheid van 9 delen per miljard. (Afbeelding afkomstig van NPL)

De nieuwe waarde voor de constante van Planck verandert ook de definities van onze elektrische eenheden, zoals de definitie uit 1948 van de ampère. Natuurkundigen hebben de Josephson- en von Klitzing-effecten al lang gebruikt om elektrische waarden nauwkeurig te berekenen, maar deze metingen kunnen geen deel uitmaken van de SI totdat een van hun variabelen - de Planck-constante - een vaste waarde is.

“Ik heb altijd het idee dat als ik mijn SI-volt of mijn SI-ohm wilde krijgen, ik de kilogram moest doorlopen. Ik moest door een mechanische eenheid gaan om mijn elektrische eenheden te krijgen, "zegt Newell. "Dat leek heel 19e eeuw, en dat was het ook."

Nu zullen de elektrische eenheden worden gebruikt om de kilogram te krijgen.

"Mensen praten over, oh het is de herdefiniëring van de kilogram, maar ik denk dat dit eigenlijk een belangrijk punt mist", zegt Schlamminger. "We gaan deze elektrische eenheden terug in de SI krijgen."

Voor alle mensen, voor altijd

Er zijn meer dan een half dozijn Kibble-saldi over de hele wereld, en veel landen van Zuid-Amerika tot Azië bouwen hun eigen land - omdat wetenschappers er eenmaal een hebben, hebben ze het hulpmiddel voor toegang tot de kilogram en vele andere fundamentele eenheden en maatregelen gedefinieerd door natuur. De kilogram zal niet langer worden beperkt tot een kluis, waar weinigen het voorrecht hebben ooit toegang te krijgen, en iedereen is zo bang om hem aan te raken dat het niet wordt gebruikt, maar eens per halve eeuw.

"Het betekent nu dat we de manier van massa bepalen over de hele wereld kunnen verspreiden, " zegt Robinson.

Voor de wetenschappers wier werk deze verandering beïnvloedt, is het nieuwe internationale systeem van eenheden ronduit een historische gelegenheid.

"Ik maak me nog steeds zorgen dat dit allemaal een droom is, en morgen word ik wakker en het is niet waar", zegt Schlamminger. "Ik denk dat dit de boog rond is waar mensen aan begonnen te denken vóór de Franse Revolutie, en het idee was om metingen voor alle tijden voor alle mensen te hebben."

Lego Balance Stephan Schlamminger legt het evenwicht tussen brokken uit met een werkend Legomodel bij het National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg, Maryland. (Jay Bennett)

"Dit is een van de hoogtepunten van mijn leven geweest", zegt Klaus von Klitzing van het Max Planck-instituut, wiens eigen constante als vaste waarde wordt gecementeerd als gevolg van de nieuwe SI. "Dit is geweldig. We hebben de unificatie van deze kwantumeenheden ... met de nieuwe SI-eenheden, en daarom is dit een prachtige situatie. "

Zulke veranderingen in onze fundamentele waarden om het universum te beschrijven komen niet vaak voor, en het is moeilijk voor te stellen wanneer iemand zich opnieuw zal voordoen. De meter werd opnieuw gedefinieerd in 1960 en vervolgens opnieuw in 1984.

De tweede werd opnieuw gedefinieerd in 1967. "Nu was dat nogal een revolutionaire verandering, " zegt Davis. "Mensen hadden voor altijd de tijd verteld door de rotatie van de aarde, en plotseling veranderden we in een trilling in een atoom van cesium."

Of de herdefiniëring van de tweede een meer fundamentele verandering in het menselijk begrip was dan de herdefiniëring van de kilogram, wil niet zeggen, maar, net als de tweede, is de opnieuw gedefinieerde kilogram ongetwijfeld een opmerkelijk moment in de vooruitgang van onze soort.

"Het laatste artefact kwijtraken ... dat is het historische ding, " zegt Davis. “Meetstandaarden zijn eigenlijk op deze artefacten gebaseerd, omdat iedereen het weet. Neolithische tijden opgravingen tonen normen - standaard lengtes, standaard massa's - die kleine stukjes koor of rots of zoiets zijn. En zo doen mensen het al millennia lang, en dit is de laatste. '

De SI zal opnieuw veranderen, hoewel voornamelijk om de al minuscule onzekerheden te verminderen of om te schakelen naar een andere golflengte van licht of chemische maat die ooit zo precies is. In de toekomst kunnen we zelfs eenheden toevoegen aan de SI voor waarden die we nog niet hebben gedacht te definiëren. Maar we zullen misschien nooit meer doen wat we nu doen, om het begrip van onze voorouders achter ons te laten en een nieuw meetsysteem te omarmen.

Wetenschappers staan ​​op het punt om de kilogram opnieuw te definiëren en ons meetsysteem op te schudden