Làm thế nào xác định khối lượng 1 kilogram chuẩn? Câu hỏi nghe rất ngớ ngẩn nhưng đây lại là chủ đề chính được các nhà khoa học thảo luận tại Hội nghị Khoa học Hoàng gia được tổ chức ở London (Anh).
Từ năm 1889 đến nay như chúng ta biết, mẫu chuẩn 1 kilogram là 1 ống hình trụ hợp kim gồm 90% platin và 10% iridi có đường kính 39mm cao 39mm. Mẫu chuẩn này được chế tạo năm 1879 ở London sau đó được bảo quản, đậy kín bằng 1 chuông kính đặt tại văn phòng quốc tế về đo lường Paris (Pháp). Tuy nhiên sau hơn 100 năm, mẫu chuẩn này đã bị biến đổi. Khối lượng của nó nhỏ đi bằng khoảng một… hạt cát có đường kính 0,4mm.
Mẫu chuẩn 1 kilogram.
Các nhà khoa học không chấp nhận như vậy bởi đơn vị trọng lượng là cơ sở cho nhiều đơn vị đo lường khác và khoa học chính xác không cho phép sai lệch dù nhỏ nhất. Cần phải tìm ra 1 mẫu chuẩn khác theo đúng định nghĩa, tức là thuộc tính không thay đổi.
Năm 1983, các nhà khoa học đưa ra định nghĩa chiều dài 1m như sau: 1 mét có chiều dài đúng bằng quãng đường đi của 1 tia sáng trong chân không, trong khoảng thời gian 1/299.792.458 giây. Với đơn vị đo trọng lượng từ năm 2005 giới khoa học đã cho rằng phải thay đổi mẫu khối lượng của 1 kilogram.
Sử dụng hằng số Planck để xác định 1 kilogram?
Một trong những gợi ý là nên dùng hằng số Planck để làm cơ sở tính trọng lượng 1 kilogram (Max Planck – nhà vật lí Đức sáng lập ra thuyết lượng tử, giải Nobel Vật lí năm 1918). Hằng số Planck khá phức tạp đối với người ngoại đạo. Vấn đề phải giải quyết là xác định mối liên hệ giữa trọng lượng của 1 kilogram theo mẫu platin – iridi và hằng số planck. Để làm việc này, các nhà khoa học sử dụng loại cân đặc biệt có tính năng chuyển đổi qua lại giữa công cơ học thành công suất điện tính theo Watt.
Các nhà khoa học chuyên nghiên cứu về khối lượng và các đơn vị đo đã phát triển một phương pháp mô tả kg bằng cách đo số lượng chính xác của các nguyên tử trong một mảnh silicon. Các nhà nghiên cứu hiện khám phá ra rằng, họ có thể tạo ra một cách xác định kg chính xác, đáng tin cậy và cũng không thay đổi thông qua sử dụng các đại lượng toán học.
Tiến sĩ Giovanni Mana đến từ Viện nghiên cứu Hệ thống đo lường quốc gia Italia và các cộng sự đã phát triển định nghĩa mới bằng cách tính toán một hằng số toán học, gọi là số Avogadro – số lượng nguyên tử hoặc phân tử trong một thể tích vật chất nhất định. Con số mà họ tìm ra “lớn đến không với tới được” – 602,214129 một triệu lũy thừa sáu (hoặc 602 với 21 số 0), lớn hơn rất nhiều so với số lượng hạt cát trên Trái đất hoặc số ngôi sao trong vũ trụ. Nó cho phép số nguyên tử silicon trong 1kg được tính với độ chính xác trong phạm vi xấp xỉ 20 nguyên tử mỗi tỉ, thông qua định nghĩa nó có liên quan đến số Avogadro. Số này sau đó được gắn với một hằng số toán khác gọi là hằng số Planck, vốn được dùng để mô tả hành vi của các hạt lượng tử.
Định nghĩa mới, nếu được công nhận, có thể cho phép các nhà khoa học thay đổi cách họ xác định 1kg sau nhiều thập kỷ nghiên cứu.
Theo Daily Mail
nguồn vietnamnet