Ny definition af 'kilogram' kan demonstreres med Lego
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Ny definition af 'kilogram' kan demonstreres med Lego

Når du tredje juledag hopper på badevægten for at se konsekvenserne i øjnene, så får du vist din vægt i kilogram. Men når vægten så viser eksempelvis 80 kilogram, så er det grundlæggende baseret på det velkendte kilogramlod i Paris, der i 125 år har været definitionen på masse. Pr. definition er et kilogram massen af dette lod af platin og iridium.

Feinschemekere vil bemærke, at vi i denne beskrivelse ikke har skelnet mellem vægt og masse. Uagtet det, så har alverdens fysikere længe været generet af, at definitionen på kilogram afhang af ét bestemt lod i Paris.

Læs også: Standard-kiloet af platin har taget på

Men nu er en række forskere fra National Institute of Standards and Technology (NIST) klar med en løsning, som med temmelig avanceret fysik kan gøre din ugentlige vægtkontrol uafhængig af loddet i Paris - og så kan da tilmed bygge løsningen i Lego, skriver det videnskabelige nyhedsmedie phys.org.

Lego-samlesættet vil nemlig komme til at fungere som en watt-vægt, så et kilogram defineres ved hjælp af styrken af elektrisk strøm og spænding. Via nogle mellemregninger kan man vise, at den masse, en sådan vægt måler, i bund og grund afhænger af Plancks konstant - en af naturkonstanterne.

Så i stedet for at sætte sin lid til den ældgamle pariser-definition af masse, kan man nu så at sige måle '1 elektrisk kilogram', som er konstant for hver gang, man måler - modsat loddet i Paris, der er kendt for at ændre sig ganske lidt, som tiden går.

Læs også: Nyt atomur kan redefinere kilogrammet

Hele måleinstrumentet kan dog ikke bygges af Lego - der skal noget mere til, blandt andet to lasere, der holder styr på og kalibrerer vægten.

Man skal også bruge en spole og noget andet elektronik, og hvis man er interesseret i at bygge sin egen watt-vægt, så har fysikerne fra NIST faktisk skrevet en hel indkøbsliste, som de har offentliggjort i en artikel på preprint-serveren ArXiv.

Så er det bare at gå i gang. Alt i alt ender prisen for samlesættet på små 4.000 kroner.

Kamp om alternativ til kg-loddet trækker ud

Internationalt har man i flere år kæmpet for at nå frem til en revision af Système International (SI), der omfatter det berømte kilogramlod i Paris. Det var oprindeligt planen, at revision skulle ligge klar efter et møde i november på Generalkonferencen for Mål og Vægt, der også kendes med sin sin franske forkortelse CGPM, der er en international organisation, hvor verdens regeringer er repræsenteret. Men revisionen blev atter en gang udskudt, selvom man i årtier har kæmpet for at komme væk fra loddet i Paris.

Læs også: Trods års kamp: Et alternativ til kilogramloddet i Paris udskudt igen

Tilbage i 2011 vedtog CGPM ellers en resolution, der slog fast, at det ville være en stor fordel på verdensplan at komme op med nye definitioner for SI-enheder. Definitioner man kunne basere udelukkende på fundamentale naturkonstanter, som det eksempelvis er tilfældet med watt-vægten - altså at man i princippet når som helst og hvor som helst kan lave en sandfærdig, fysisk måling og fastslå 1 kilogram.

Når det stadig trækker ud med en ny definition, er det fordi, at der endnu ikke findes metoder, der i praksis er gode nok til erstatte kilogramloddet som reference. Heller ikke en mere avanceret udgave af watt-vægten er god nok endnu.

Derfor er der også andre målemetoder i spil, når det handler om at redefinere 1 kg. Det omfatter blandt andet forsøg med siliciumskrystaller bestående af et bestemt antal silicium-atomer.

Læs også: Kilogramloddet droppes: Erstatningen er præcis måling af ultrarent siliciumkrystal

Kilde phys.org
Emner : Fysik
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Når du tredje juledag hopper på badevægten for at se konsekvenserne i øjnene, så får du vist din vægt i kilogram

Jeg iler for at blive den første Feinschmeker, der anfører, at det er masse, der måles i kg, hvor vægt måles i enheder af kraft. :-)

  • 3
  • 0

"så er det grundlæggende baseret på det velkendte kilogramlod i Paris, der i 125 år har været definitionen på masse. Pr. definition er et kilogram massen af dette lod af platin og iridium"
Hvis vi er så grundlæggende, så er det metersystemet det ligger til grund for hvad et kilo blev for en størrelse.

  • 0
  • 0

Er det korrekt forstået at man i dette herrens år 2015, kun kan kalibrere en vægt efter ét lod, ét sted?
(Hvis man vil opnå en eksakt valideret kalibrering) i tilfælde af, så er det godt nok et skellet i skabet for moderne videnskab!

  • 0
  • 6

...så er det godt nok et skellet i skabet for moderne videnskab!

Hvorfor dog det? Der er intet universelt i vore enheder. Kilogrammet er afledt af en arbitrær klods metal i Paris.

Meteren er defineret som en 10.000.000-del af afstanden fra nordpolen til til ækvator. I 17. tallet kørte målevogne rundt på kontinentaleuropa og triagulerende. Det gjorde de godt, men fra nordpolen til kontinentaleuropa og fra kontinentaleuropa til ækvator blev der lavet et par antagelser :-)

Det er ligemeget, bare alle er enige.

  • 2
  • 0

Kæft der er mange herinde snart der ikke kender forskel på berettiget kritik og så flueknepperi.
Et kiloGRAM er defineret ud fra et rummål målt i metersystemet.

  • 3
  • 5

Selvfølgelig tager alle enheder afsæt i en mere eller mindre obskur idé.

Men de fleste enheder er senere defineret mere præcist så de kan eftervises teoretisk med standardmodellen. (eksempelvis si-længden meter, som er bestemt af x-antal bølgelængder af helium-neon i vakuum), at nogle enheder stadig ikke er defineret andet end empirisk, er jo interessant.

  • 0
  • 0

Det er en lille skønhedsfejl ved MKSA systemet, at masseenheden ikke har et selvstændigt navn. Men problemet løses jo let ved at opfinde et saadan navn. Kom med et forslag! Jeg foreslaar
1 andersen = 1 kilogram efter H C Andersen :-)

  • 0
  • 0

du er for sent ude; sagen er forlængst afgjort: Enheden er tekma!

Det er ikke rigtigt. Man har 1 tekma = 9,807 kg = 9,807 andersen

  • 2
  • 0

Men hvis smeltepunktet for vand også afhænger af tryk, er det så ikke en lidt upræcis målestol?

  • 1
  • 1

Alt hvad vi måler har jo en hvis usikkerhed. Men jo, de gammeldags metoder er ikke så smarte. De var gode til det de blev brugt til dengang, men i og med at videnskaben begyndte at studere ting der blev mindre og mindre, og større og større, så var det ønsket at man fandt mere præcise definitioner.

Sekundet var i sin tid defineret ud fra hvor lang tid det tog jorden at bevæge sig rundt om solen, men så fandt vi i stedet ud af at kigge på atomer. Og i dag er det defineret som 9192631770 vibrationsperioder af et cæsium -133 atom.

Meteren har også været defineret på obskure måder, men efter at vi fandt ud af at lysets hastighed i vakuum er en af naturkonstanterne, så er det i stedet defineret som den afstand lyset rejser i vakuum på 1/299.792.458 sekunder.

Nu har vi så bar den dersens irriterende voksende og støvede klods i Paris tilbage.

Billedet af den kære klods inde i flere osteklokker kan ses her:

http://cdn.static-economist.com/sites/defa...

  • 3
  • 0

Meteren har også været defineret på obskure måder, men efter at vi fandt ud af at lysets hastighed i vakuum er en af naturkonstanterne, så er det i stedet defineret som den afstand lyset rejser i vakuum på 1/299.792.458 sekunder.

Det ændrer nu bare ikke ikke ved at det tal er kommet ved at regne baglæns fra en (antaget) 10.000.000-del af afstanden fra nordpolen til ækvator på den europæiske halvkugle. Jorden er som bekendt ikke kuglerund.

Det er en meget mere robust definition end staven i Paris (og den afledte i kælderen på DTU), men det er stadig en arbitrær enhed.

  • 2
  • 1

Fordelen ved at finde en ny definition baseret på bølgeteori er jo at man slipper for at regne baglæns, men kan finde længden på velkendte altid-konstante-og-teoretisk-fundet konstanter, ellers er Max Plancks arbejde nytteløst og forkastet.

  • 0
  • 0

Det ændrer nu bare ikke ikke ved at det tal er kommet ved at regne baglæns fra en (antaget) 10.000.000-del af afstanden fra nordpolen til ækvator på den europæiske halvkugle.

Jo det ændrer meget, for det er det er ikke tilfældet.

Det er rigtigt at man valgte de oprindelige meterstokkes længde på en måde der minder lidt om det du beskriver. (Der er et antal detaljer der kan fluekneppes for dem der gider, herunder at man allerede dengang vidste at man havde målt forkert da man forsøgte at måle jordens omkreds, men ikke fandt det vigtigt.)

Men det opertive ord er "valgte", for enhederne er arbitrære størrelse og vi vælger dem selv.

Den nuværende definition af meteren er derfor valgt til at passe så godt som muligt med den metalstang man opbevarede i Paris, selvom man vidste at denne overhovedet ikke havde en længde der stod i noget brugbart forhold til jordens omkreds (som man desuden på dette tidspunkt var klar over varierede!)

På samme vis valgte man en længde på det atomare sekund der passede med de mest præcise astronomiske målinger man havde, selvom disse var 60 år gamle og formodentlig foretaget på et geofysisk ret uheldigt tidspunkt. (Se også: Skudsekunder)

Og derfor bliver kilogrammet valgt til at passe med en klump metal i Paris, frem for hvad vand måtte eller ikke måtte veje på et af dets frysepunkter.

I alle tre tilfælde har man prioriteret kontinuiteten over alle andre hensyn.

  • 8
  • 1

Meteren i Paris er jo ikke smart fordi den er en (øhh) meter, Men fordi alle bruger den som udgangspunkt. Og så slipper vi for at bruge vægtenheder efter hvor tung kong Christian synes et æble er.

  • 0
  • 4

Jeg troede at definitionen af kilogram var at 1 mol C12 vejer 12g, hvor 1 mol er antallet af atomer specificeret ved 6,02214129×10^23 antal atomer.

Dette antal, er at sammenligne med antallet af stjerner i universet.

  • 0
  • 0

Kan det være rimeligt, med en ny præcis definition, der alligevel ikke er tilstrækkelig god til, at avogadros konstant kendes?

Hvis det går, som ventet, vil Planck's konstant og dermed Avogadros tal blive fikseret i 2018. Avogadros tal vil så have usikkerheden 0 og ikke længere være afledt af en separat kg definition. 1 mol C12 atomer vil da ikke længere eksakt have massen 12 g.
Der er to metoder på banen til fiksering af Planck konstanten. Dels vha. Watt-vægten nævnt ovenfor, dels ved bestemmelse af antallet af atomer i et lod i form af en silicium-kugle. Den første metode med Watt-vægten er åbenbart den, man hælder til.

Nogle links:
arxiv.org/pdf/1412.1699v2.pdf
arxiv.org/pdf/1409.7597.pdf
www.snolab.ca/public/JournalClub/cj-kilogr...

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten