posttoday

นักวิทย์เล็งกำหนดนิยามมวลน้ำหนัก "กิโลกรัม" ใหม่

10 พฤศจิกายน 2561

น้ำหนัก 1 กิโลกรัมในปัจจุบัน อาจเปลี่ยนไป เมื่อนักวิทย์เล็งโหวตเปลี่ยนนิยามมวลหน่วยกิโลกรัมใหม่ในรอบกว่าร้อยปี

น้ำหนัก 1 กิโลกรัมในปัจจุบัน อาจเปลี่ยนไป เมื่อนักวิทย์เล็งโหวตเปลี่ยนนิยามมวลหน่วยกิโลกรัมใหม่ในรอบกว่าร้อยปี

เดอะการ์เดี้ยนรายงานว่า ภายในวันที่ 16 พ.ย. ที่จะถึงนี้ จะมีตัวแทนของบรรดานักวิทยาศาสตร์จากทั้งหมด 57 ประเทศ เดินทางมารวมประชุมที่เมืองแวร์ซาย ของฝรั่งเศส เพื่อทำการโหวต ว่าจะเปลี่ยนความหมายของมวลน้ำหนักกิโลกรัมหรือไม่

รายงานระบุว่า การโหวตที่จะมีขึ้นในวันที่ 16 พ.ย. นี้ มีเนื้อหาในประเด็นสำคัญที่อาจเปลี่ยนมวลของหน่วย "กิโลกรัม" เป็นครั้งแรกในรอบ 129 ปี นับตั้งแต่ที่มีการประกาศใช้หน่วยกิโลกรัมอย่างเป็นทางการในปี 1889

 

นักวิทย์เล็งกำหนดนิยามมวลน้ำหนัก "กิโลกรัม" ใหม่

 

ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจก่อนว่า หน่วยน้ำหนักกิโลกกรัมที่เรารู้จักในทุกวันนี้อ้างอิงจาก "มวลกิโลกรัมมาตรฐาน" หรือที่มีชื่อเล่นว่า ก้อน Le Grand K หรือ International Prototype Kilogram (IPK) ซึ่งถูกจัดเก็บไว้ที่ สำนักมาตรการการชั่งตวงวัดนานาชาติ (International Bureau of Weights and Measures) ในประเทศฝรั่งเศส

โดยเจ้าก้อน  Le Grand K ถูกสร้างขึ้นในปี1889 จากโลหะผสมระหว่างแพลตินัม 90% ประกอบกับอิริเดียม 10% เป็นรูปทรงกระบอกความสูง 4 เซนติเมตร และมีเส้นผ่าศูนย์กลางฐานยาว 4 เซนติเมตร ถูกบรรจุในครอบแก้วสูญญากาศ 2 ชั้น ซึ่งนับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เจ้าก้อน  Le Grand K ก็เปรียบเสมือนเป็น "แม่แบบ" ในการใช้อ้างอิงหน่วยกิโลกรัมของทั่วโลก

 

นักวิทย์เล็งกำหนดนิยามมวลน้ำหนัก "กิโลกรัม" ใหม่ สำเนาของก้อน Le Grand K

 

แต่ทว่านับตั้งแต่ปี 1889 เป็นต้นมา เมื่อนักวิทยาศาสตร์กลับพบปัญหากับนำเจ้าก้อน Le Grand K นี้อยู่ 2 ประการ

ประการแรก คือเมื่อนำเจ้าก้อนดังกล่าว กลับมาชั่งทดสอบในทุกๆ 40 ปี พบว่ามันกลับมีน้ำหนักคลาดเคลื่อนไม่เท่าเดิมกับการชั่งก่อนครั้งก่อนหน้า ถึงแม้ว่าความคลาดเคลื่อนดังกล่าวจะอยู่ในระดับ "ไมโครกรัม" เท่านั้น โดยพบว่าในรอบ 100 ปีที่ผ่านมาเจ้าก้อน Le Grand K ดังกล่าวได้สูญเสียมวลจากเดิมที่ชั่งไปครั้งแรกเมื่อปี 1889 แล้วอย่างน้อย 50 ไมโครกรัมซึ่งในปัจจุบันก็ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด อีกทั้งแม้ว่าการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะถือว่าน้อยมากๆสำหรับการใช้หน่วยกิโลกรัมในชีวิตประจำวันของเรา

ประการที่สองคือ ในทุกๆ 10 ปี นั้น นักวิทยาศาสตร์จะต้องทำการสร้าง "สำเนา" ของเจ้าก้อน  Le Grand K ดังกล่าว ไว้แจกจ่ายไปยังสถาบันมาตรฐานชั่งตวงวัดแห่งต่างๆทั่วโลก เพื่อเป็นมาตรฐานเดียวกัน อีกทั้งเพื่อในกรณีที่ก้อนต้นแบบ Le Grand K ได้รับความเสียหาย แต่ทว่านักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถสร้าง "สำเนา" ของก้อน Le Grand K ให้มีน้ำหนักเหมือนเดิมแบบเป๊ะๆได้

 

นักวิทย์เล็งกำหนดนิยามมวลน้ำหนัก "กิโลกรัม" ใหม่

 

แต่สำหรับนักวิทยาศาสตร์ พวกเขาไม่คิดเช่นนั้น หากอ้างอิงจากแนวคิดที่ว่า "วัตถุใด ๆ ก็ตามในเอกภพ ที่เมื่อ 100 ปีก่อนมีมวล 1 กิโลกรัม และไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ปัจจุบันจะมีมวลมากกว่าหนึ่งกิโลกรัมอยู่ 50 ไมโครกรัม" ซึ่งหากเป็นเช่นนี้จะทำให้มนุษย์สูญเสียมาตรฐานในการนิยามค่ามาตรฐานของหน่วยกิโลกรัมเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเพียงแค่เล็กน้อยก็อาจสามารถทำให้ค่ากิโลกรัมที่แม่นย่ำคลาดเคลื่อนได้ในอนาคต

วิธีหนึ่งที่ง่ายที่สุดในการกำหนดค่ามาตรฐาน 1 กิโลกรัมคือ "น้ำหนักของอะตอมจำนวนหนึ่ง" แต่ทว่าการนับอะตอมที่มีอยู่รอบตัวเรานั้นมันไม่ใช้เรื่องง่าย

ซึ่งปัญหาดังกล่าวส่งผลให้ล่าสุด ตลอดหลายปีสิบปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์พยายยามหาวิทธีการรักษาค่ามาตรฐานตามหน่วยกิโลกรัม ซึ่งหนึ่งในนั้นคือ การประดิษฐ์อุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ใช้การอ้างอิงมวลเข้ากับค่าคงที่ของพลังค์  (Planck’s constant) ตามแนวคิดของมักซ์ พลังค์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ซึ่งเป็นการวัดค่ามวลกิโลกรัมโดยใช้พลังงานของโฟตอนกับความถี่ของคลื่นไฟฟ้า แทนที่จะเป็นโลหะชิ้นเดียวเหมือนเจ้าก้อน Le Grand K

 

นักวิทย์เล็งกำหนดนิยามมวลน้ำหนัก "กิโลกรัม" ใหม่

ด้าน Stephan Schlamminger นักฟิสิกส์จากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติสหรัฐอเมริกา เผยกับการ์เดี้ยนว่า เขาเชื่อว่าหากมีการเปลี่ยนแปลงใหม่นี้จะเป็นไปตามหลักการเดิมของ IPK ซึ่งที่ผ่านมาจากการทดสอบพบว่ามวลกิโลกรัมจากเครื่องมือพลังค์นั้นมีค่าคงตัวเสมอ มันจะเหมาะที่จะเป็นทางเลือกใหม่สำหรับมนุษยชาติในการกำหนดค่ามาตรฐานกิโลกรัมในอนาคต

ปัญหาดังกล่าวจึงเป็นที่มาของการประชุม General Conference on Weights and Measures ที่จะมีขึ้นในระหว่างวันที่ 13 - 16 พ.ย. นี้ โดยนอกจากประเด็นค่ามาตรฐานกิโลกรัมแล้ว เหล่านักวิทยาศาสตร์จะถกเถียงถึงประเด็นค่ามาตรฐานของหน่วยแอมแปร์ หน่วยวัดอุณหภูมิเคลวิน และหน่วยวัดปริมาณสสารโมลด้วย

ซึ่งหากผลการประชุมมีมติเปลี่ยนแปลงใดๆในหน่วยเหล่านี้ คาดว่าจะมีการประกาศใช้อย่างเป็นทางการในวันที่ 20 พฤษภาคม ปี 2019

 

ที่มา : https://www.theguardian.com

ภาพ : Wikipedia