किलोग्रामचा भूतकाळ आणि वर्तमानकाळ

एक किलोग्रामचे वजन किती असते? शास्त्रज्ञ शेकडो वर्षांपासून या वरवर सोप्या वाटणाऱ्या समस्येवर संशोधन करत आहेत.

१७९५ मध्ये, फ्रान्सने एक कायदा लागू केला, ज्यानुसार 'ग्रॅम'ची व्याख्या अशी केली गेली की, "ज्या घनाचे आकारमान एका मीटरच्या शंभरांश इतके आहे, त्या घनातील पाण्याचे, बर्फ वितळण्याच्या तापमानाला (म्हणजेच ०°से) असलेले निरपेक्ष वजन म्हणजे ग्रॅम." १७९९ मध्ये, शास्त्रज्ञांनी शोध लावला की ४°से तापमानाला पाण्याची घनता सर्वाधिक असताना त्याचे आकारमान सर्वात स्थिर असते, त्यामुळे किलोग्रॅमची व्याख्या बदलून "४°से तापमानाला १ घन डेसिमीटर शुद्ध पाण्याचे वस्तुमान" अशी झाली. यातूनच शुद्ध प्लॅटिनमचा एक मूळ किलोग्रॅम तयार झाला, ज्याची व्याख्या त्याच्या वस्तुमानाएवढी केली जाते, ज्याला अभिलेखीय किलोग्रॅम (archives kilogram) म्हटले जाते.

हा संग्रहित किलोग्राम ९० वर्षांपासून एक मापदंड म्हणून वापरला जात आहे. १८८९ मध्ये, मेट्रोलॉजीवरील पहिल्या आंतरराष्ट्रीय परिषदेने संग्रहित किलोग्रामच्या सर्वात जवळची प्लॅटिनम-इरिडियम मिश्रधातूची प्रतिकृती आंतरराष्ट्रीय मूळ किलोग्राम म्हणून मंजूर केली. "किलोग्राम"चे वजन एका प्लॅटिनम-इरिडियम मिश्रधातूच्या (९०% प्लॅटिनम, १०% इरिडियम) दंडगोलाद्वारे परिभाषित केले जाते, ज्याची उंची आणि व्यास अंदाजे ३९ मिमी आहे आणि तो सध्या पॅरिसच्या बाहेरील एका तळघरात ठेवलेला आहे.

आंतरराष्ट्रीय मूळ किलोग्राम

प्रबोधन युगापासून, सर्वेक्षण समुदाय एक सार्वत्रिक सर्वेक्षण प्रणाली स्थापित करण्यासाठी वचनबद्ध आहे. मोजमापासाठी भौतिक वस्तूचा मापदंड म्हणून वापर करणे हा एक व्यवहार्य मार्ग असला तरी, मानवनिर्मित किंवा पर्यावरणीय घटकांमुळे भौतिक वस्तूला सहज नुकसान पोहोचत असल्यामुळे तिच्या स्थिरतेवर परिणाम होतो, आणि म्हणूनच मोजमाप समुदायाला ही पद्धत शक्य तितक्या लवकर सोडून द्यायची होती.

किलोग्रामने आंतरराष्ट्रीय मूळ किलोग्राम व्याख्या स्वीकारल्यानंतर, मापनशास्त्रज्ञांना एका प्रश्नाची मोठी चिंता वाटते: ही व्याख्या किती स्थिर आहे? कालांतराने त्यात बदल होईल का?

हे सांगितले पाहिजे की, किलोग्राम या वस्तुमान एककाच्या व्याख्येच्या सुरुवातीलाच हा प्रश्न उपस्थित करण्यात आला होता. उदाहरणार्थ, १८८९ मध्ये जेव्हा किलोग्रामची व्याख्या करण्यात आली, तेव्हा आंतरराष्ट्रीय वजन आणि मापन संस्थेने प्लॅटिनम-इरिडियम मिश्रधातूची ७ किलोग्राम वजने तयार केली. त्यापैकी एक, जे आंतरराष्ट्रीय मूळ किलोग्राम आहे, ते किलोग्राम हे वस्तुमान एकक परिभाषित करण्यासाठी वापरले जाते, आणि त्याच सामग्रीने व त्याच प्रक्रियेने बनवलेली इतर ६ वजने, कालांतराने त्यांच्यामध्ये काही बदल होतो की नाही हे तपासण्यासाठी दुय्यम मापदंड म्हणून वापरली जातात.

त्याचबरोबर, उच्च-सुस्पष्टता तंत्रज्ञानाच्या विकासाबरोबरच, आपल्याला अधिक स्थिर आणि अचूक मापनांचीही गरज आहे. त्यामुळे, भौतिक स्थिरांकांच्या आधारे आंतरराष्ट्रीय मूलभूत एककाची पुनर्व्याख्या करण्याची योजना प्रस्तावित करण्यात आली. मापन एकके परिभाषित करण्यासाठी स्थिरांकांचा वापर करणे म्हणजे, या व्याख्या पुढील पिढीतील वैज्ञानिक शोधांच्या गरजा पूर्ण करतील.

आंतरराष्ट्रीय वजन आणि मापन संस्थेच्या अधिकृत आकडेवारीनुसार, १८८९ ते २०१४ या १०० वर्षांच्या कालावधीत, इतर मूळ किलोग्रॅम आणि आंतरराष्ट्रीय मूळ किलोग्रॅम यांच्या गुणवत्तेतील सुसंगतता सुमारे ५० मायक्रोग्रॅमने बदलली आहे. यावरून असे दिसून येते की, गुणवत्तेच्या एककाच्या भौतिक मापदंडाच्या स्थिरतेमध्ये समस्या आहे. ५० मायक्रोग्रॅमचा हा बदल जरी लहान वाटत असला तरी, काही उच्चस्तरीय उद्योगांवर त्याचा मोठा परिणाम होतो.

किलोग्राम या भौतिक मापदंडाऐवजी मूलभूत भौतिक स्थिरांकांचा वापर केल्यास, वस्तुमानाच्या एककाच्या स्थिरतेवर स्थळ आणि काळाचा परिणाम होणार नाही. त्यामुळे, २००५ मध्ये, आंतरराष्ट्रीय वजन आणि मापन समितीने आंतरराष्ट्रीय एकक प्रणालीतील काही मूलभूत एकके परिभाषित करण्यासाठी मूलभूत भौतिक स्थिरांकांच्या वापराची एक चौकट तयार केली. किलोग्राम हे वस्तुमानाचे एकक परिभाषित करण्यासाठी प्लांक स्थिरांकाचा वापर करावा अशी शिफारस करण्यात आली आहे, आणि सक्षम राष्ट्रीय स्तरावरील प्रयोगशाळांना संबंधित वैज्ञानिक संशोधन कार्य करण्यासाठी प्रोत्साहित केले जात आहे.

त्यामुळे, 2018 च्या आंतरराष्ट्रीय मेट्रोलॉजी परिषदेत, शास्त्रज्ञांनी आंतरराष्ट्रीय प्रोटोटाइप किलोग्राम अधिकृतपणे बंद करण्याचा निर्णय घेतला आणि "kg" ची पुनर्व्याख्या करण्यासाठी प्लँक स्थिरांक (चिन्ह h) नवीन मानक म्हणून बदलला.