Hướng tới một định nghĩa mới về
kilogram
Một kilogramme – hay thường gọi là một cân – thì nặng bao nhiêu ? Câu hỏi thoạt nghe
rất ngớ ngẩn nhưng đây lại là chủ đề chính được các nhà khoa học thảo luận tại Hội nghị
do Hội Khoa học Hoàng gia Luân Đôn – Anh Quốc (Royal Society of London) tổ chức từ
ngày 24/01/2011.
Từ năm 1889 đến nay, mẫu chuẩn một kilogramme là một hình ống trụ hợp kim gồm
90% platin và 10% iridi, có đường kính 39 mm, cao 39 mm. Mẫu này được chế tạo trước
đó 10 năm, vào năm 1879 ở Luân Đôn và hiện được bảo quản, đậy kín bởi một chuông
kính, đặt tại Văn phòng Quốc tế về Đo lường, ở vùng Sèvres, gần Paris.
Tuy nhiên, sau hơn 100 năm được chế tạo ra, mẫu chuẩn này đã bị biến đổi. Khối lượng
của nó bị nhỏ đi, bằng khoảng một hạt cát có đường kính 0,4 mm. Đối với chúng ta, điều
này chẳng hề hấn gì. Nhưng các nhà khoa học không chấp nhận như vậy bởi vì đơn vị
trọng lượng là cơ sở cho nhiều đơn vị đo lường khác, và khoa học chính xác không cho
phép một sự sai lệch như vậy. Cần phải tìm một mẫu chuẩn khác theo đúng định nghĩa,
tức là có thuộc tính không thay đổi của tự nhiên. Nói một cách khác, mẫu chuẩn phải là
phi vật thể.
Đây là trường hợp đối với chiều dài một mét. Năm 1983, các nhà khoa học đã đưa ra định
như sau : Một mét có chiều dài bằng đúng quãng đường đi được của một tia sáng trong
chân không ; trong khoảng thời gian 1/ 299 792 458 giây.
Về đơn vị đo trọng lượng, từ năm 2005, giới khoa học đã cho rằng phải thay đổi mẫu
khối lượng của một kilogramme.
Một trong những gợi ý là nên dùng hằng số Planck làm cơ sở để tính trọng lượng một
kilogramme. Max Planck (sinh năm 1858 mất năm 1947) là nhà vật lý người Đức, được
coi là người sáng lập ra môn cơ học lượng tử. Ông được giải thưởng Nobel Vật lý năm
1918.
Hằng số Planck khá phức tạp đối với người « ngoại đạo », không nghiên cứu về lượng tử.
Đó là một con số cơ bản, không thay đổi, trong vật lý lượng tử. Nó được định nghĩa dưới
dạng công thức h, là kết quả của một phép tính giữa năng lượng, còn gọi là công tính theo
joule và thời gian, tính theo giây.
Vấn đề phải giải quyết là xác định mối liên hệ giữa trọng lượng của một kilogramme theo
mẫu gốc platin-iridi và hằng số Planck.
Để làm việc này, giới khoa học tiến hành các thí nghiệm, sử dụng một loại cân đặc biệt
có tính năng chuyển đổi qua lại giữa công cơ học thành công suất điện tính theo watt.
Nói một cách đơn giản, một vật có trọng lượng di chuyển trên một quãng đường nhất
định, thì tạo ra một năng lượng còn gọi là công được đo bằng joule. Nếu tính cả thời gian
di chuyển của nó thì chúng ta có được công suất tính theo watt.
Theo hướng này, có thể trong tương lai, giới khoa học sẽ đưa ra định nghĩa một
kilogramme tương đương bao nhiêu watt.
Tuy nhiên, cho đến nay, vẫn còn quá ít loại cân đặc biệt này trên thế giới để tiến hành các
thí nghiệm khả tín cho phép xác định trọng lượng một kilogramme. Ông Michael Stock,
thuộc Hội Khoa học Hoàng gia Luân Đôn cho rằng phải đợi đến năm 2015, Hội nghị Đo
lường Quốc tế tại Paris có thể sẽ thông qua được một định nghĩa mới về kilogramme.
Đó là công việc của giới khoa học, còn chúng ta, trong cuộc sống hàng ngày, vẫn sẽ dùng
cái cân và một kilogramme vẫn giữ nguyên trọng lượng như hiện nay, cho dù giới khoa
học có đưa ra định nghĩa mới.
