Định nghĩa 1kg cũ bị phế bỏ vĩnh viễn sau hơn 1 thế kỷ "thống trị", 1kg mới là gì?

Theo tin tức khoa học mới nhất từ Đại hội đồng về Trọng lượng và Đo lường Thế giới (CGPM), đúng dịp kỷ niệm 144 năm Ngày Đo lường Thế giới 20/5/2019: Định nghĩa 1 kilogram  (kg) mới sẽ được đưa ra, thay thế hoàn toàn định nghĩa 1 kilogram cũ sau 130 năm tồn tại.

Cuối cùng, sau khi được các nhà khoa học và cộng đồng quốc tế tham dự Đại hội đồng về Trọng lượng và Đo lường tổ chức tại Versailles (Pháp) nhất trí bỏ phiếu đồng thuận vào ngày 16/11/2018, khái niệm 1 kilogram đã chính thức được định nghĩa chính xác hơn vào ngày 20/5/2019.

Hơn một thế kỷ đã qua, cả thế giới đã sử dụng nguyên mẫu kilogram tiêu chuẩn quốc tế có tên quả cân " Le Grand K " nặng đúng 1 kilogram để đo lường.

Sau 130 năm "thống trị" từ thương mại, giao dịch quốc tế đến các khu chợ nhỏ lẻ, phòng tập gym..., quả cân "Le Grand K" từng được 17 quốc gia tham gia ký kết Công ước Mét ngày 20/5/1875 sẽ "được nghỉ hưu".

Lý do định nghĩa lại 1 kilogram?

Tại sao các nhà khoa học định nghĩa lại 1 kilogram?

Chuyên gia thuộc Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia Anh cho biết, lý do các nhà khoa học thay đổi định nghĩa 1 kilogram cũ từ quả cân "Le Grand K" là vì theo thời gian (130 năm kể từ lần tạo ra đầu tiên) "Le Grand K" mất dần nguyên tử khiến cho khối lượng thực ban đầu của nó bị giảm.

Và mặc dù khối lượng bị mất của "Le Grand K" chỉ bằng khối lượng của một chiếc lông mi, tuy nhiên, trong đo lường, các nhà khoa học yêu cầu sự chính xác cao nhất, và cũng vì tôn trọng quy ước về khối lượng trong Tiêu chuẩn Đo lường Quốc tế nên giới khoa học đã nhất trí đồng thuận thay đổi định nghĩa 1 kilogram cũ.

Được biết, các nhà khoa học sẽ đưa ra định nghĩa 1 kilogram mới bằng Hằng số Planck.

1 kilogram sẽ được định nghĩa mới như thế nào?

Giám đốc danh dự của Cục cân và đo lường Quốc tế (BIPM) Terry Quinn cho biết, 4 trong 7 đơn vị cơ sở của Hệ thống đơn vị quốc tế (SI) không dựa trên các hằng số vật lý là Ampe (dòng điện), Kelvin (nhiệt độ), Mol (lượng chất) và Kilogam (khối lượng).

Tiến sĩ Terry Quinn, Giám đốc danh dự của Cục cân và đo lường Quốc tế (BIPM).

Việc định nghĩa lại 1 kilogram dựa trên Hằng số Planck - một hằng số vốn rất ổn định đo tỷ lệ năng lượng so với tần số của một photon - sẽ giúp các nhà khoa học có được quan sát chính xác, tỉ mỉ về khối lượng.

Ví dụ, một mét được xác định bởi khoảng cách ánh sáng truyền trong chân không trong 1/299792458 của một giây. Một giây được xác định bởi thời gian cần thiết để một nguyên tử Xêsi dao động 9.192.631.770 lần.

Tiến sĩ Terry Quinn cho biết: "Chỉ đến bây giờ chúng ta mới có thể định nghĩa 1 kilogam theo hằng số vật lý - Hằng số Planck (1), tốc độ ánh sáng (2) và tần số cộng hưởng của nguyên tử Xêsi (3). Tại sao phải dùng cả 3 thứ này để định nghĩa lại 1 kilogram? Là vì các đơn vị của Hằng số Planck là kgm²s^-1 , vì vậy trước tiên chúng ta cần xác định mét (tính theo tốc độ ánh sáng) và giây (tính theo nguyên tử Xêsi trong đồng hồ nguyên tử).

Do đó, theo định nghĩa mới, độ lớn của một kilogam 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^–1m² kg.

"Định nghĩa 1 kilogram mới sẽ cải thiện đáng kể sự hiểu biết của con người về các đơn vị. Nó sẽ 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.

Định nghĩa này là sự kết thúc của một kỷ nguyên cũ nhưng lại là khởi đầu của một kỷ nguyên đo lường mới!" - Giám đốc danh dự BIPM Terry Quinn nhấn mạnh.

Như vậy, giá trị của 1 kilogram sẽ vẫn không thay đổi trong thương mại, giao dịch cũng như không ảnh hưởng đến đời sống con người. 1 kg táo trước khi thay đổi vẫn sẽ là 1 kg sau khi thay đổi.

Tuy nhiên đối với các nhà khoa học, việc định nghĩa lại kilogram bằng Hằng số Planck đã tạo ra sự khác biệt cho các nhà đo lường nói riêng và các nhà khoa học nói chung. Định nghĩa mới này sẽ đảm bảo độ tin cậy, cho phép đo khối lượng chính xác hơn trong tương lai.

Tôn vinh giá trị cũ

Quả cân "Le Grand K" được sản xuất vào năm 1889 từ 90 phần trăm bạch kim và 10 phần trăm iridium, và được giữ như báu vật trong một hầm đặc biệt trong trụ sở BIPM.

Các bản sao của "Le Grand K" có mặt ở nhiều địa điểm khác nhau trên khắp thế giới, được sử dụng làm tiêu chuẩn quốc gia và đôi khi được gửi trở lại Pháp để so sánh với nguyên mẫu.

Terry Quinn cho biết: "Le Grand K" sẽ vẫn tiếp tục được giữ như báu vật giống như 130 năm qua. Một phần để tôn vinh những gì nó đã cống hiến cho nhân loại hơn 1 thế kỷ qua. Phần nữa là vì, các nhà khoa học sẽ tiếp tục nghiên cứu quả cân này trong nhiều thập kỷ tới để quan sát cũng như đo lường mức độ thay đổi khối lượng của nó theo thời gian.

Bài viết sử dụng nguồn: Sciencealert, World Metrology Day