Chốt cuối năm 2018, khái niệm "một kilogram" mà chúng mình vẫn xài sẽ bị đổi luôn và không chỉ có vậy đâu, các đơn vị đo lường chuẩn khác cũng sẽ được update phiên bản mới, lần đầu sau gần 60 năm trời luôn á!
Theo đề xuất mới này, bảy đơn vị đo cơ bản (có cả giây, kilogram và mét nha) sẽ được định nghĩa lại cho chuẩn chỉnh với các quy chuẩn tự nhiên như tốc độ ánh sáng chứ không phải là "giá trị bừa bãi" mà các nhà khoa học nghĩ ra nữa. Việc này sẽ khiến thế giới của chúng mình chính xác hơn hẳn luôn đó!
Có thể bạn đang thắc mắc: "Ủa sao phải làm vậy?" Thì để giải thích cho dễ hiểu, một kilogram không đơn giản chỉ bằng 1.000 gram hay 2,2 pound đâu nhé. Sự thực phức tạp hơn nhiều á!
Hiện tại, khối lượng của "một kilogram" được định nghĩa bởi một vật thể quy chuẩn duy nhất: một khối rắn gồm 90% platinum và 10% iridium, nằm trong một két an toàn tại Pháp. Nó được đặt tên là Nguyên mẫu Kilogram Quốc tế - International Prototype Kilogram (IPK) hay "Le Grand K" theo tiếng Pháp, nghe fancy phết nhỉ!
Trên thế giới có rất nhiều bản sao của IPK nhưng nếu muốn có độ chính xác tuyệt đối thì nó phải nặng bằng khối kim loại đặt ở Pháp kia mới được.
Plot twist là hiện tại khối lượng của IPK cũng không còn là hằng số nữa rồi! Cho dù nó được canh gác chặt chẽ tới đâu thì nó cũng vẫn sẽ mất đi hay có thêm nguyên tử theo thời gian như bất kỳ vật thể nào khác thôi. Hiện IPK đã nặng hơn trước đây do nhiễm bẩn bề mặt luôn á.
Tất nhiên là các nhà nghiên cứu không ưng với chuyện này rồi, bởi vì rất nhiều giả định khoa học dựa vào việc khối lượng IPK phải đúng chuẩn, và trong 7 đơn vị đo quốc tế theo hệ mét (metric system) thì kilogram là đại lượng duy nhất vẫn được định nghĩa bằng một vật thể.
Các nhà khoa học đang nhắm tới việc thay đổi điều đó, với việc Ủy ban Đo lường Quốc tế đề xuất sửa lại định nghĩa của bảy đơn vị đo cơ bản và theo lịch trình thì đề xuất này sẽ được chính thức đưa ra tại Hội nghị Đo lường lần thứ 26, được tổ chức vào cuối năm 2018.
Lần cuối cùng các đơn vị đo lường cơ bản được cập nhật là năm 1960, có lẽ đây là "bản cập nhật" ổn định nhất trong lịch sử với thời gian sử dụng lên tới gần 60 năm luôn nha!
Bảy đại lượng cơ bản đó là Giây, Mét, Kilogram, Ampere, Kelvin, Mole và Candela (đơn vị đo cường độ ánh sáng).
Trong bảy đại lượng trên, trừ Kilogram ra thì đều được định nghĩa bằng các hiện tượng thiên nhiên (Mét là đại lượng cuối cùng được định nghĩa bằng một thanh vật chất "dài một mét", điều này được thay đổi vào năm 1960 rồi). Cuối năm 2018, bốn đại lượng Kilogram, Ampere, Kelvin và Mole sẽ được thay đổi lần lượt theo hằng số Planck, điện tích cơ bản, hằng số Boltzmann và hằng số Avogadro.
Điều đáng chú ý nhất là kilogram sẽ không còn được xác định với khối kim loại quy chuẩn IPK nữa rồi!
Quy chuẩn này chưa được thay đổi nhiều năm rồi bởi vì trước đây để xác định được Kilogram thì các nhà nghiên cứu phải đồng ý với giá trị của hằng số Planck liên quan tới năng lượng hạt với tần số của hạt.
Hằng số này cực kỳ khó tính toán nha mọi người, các nhà khoa học vẫn cố gắng tìm ra một giá trị không đổi từ những năm 1970 cho tới giờ luôn á!
Vào năm 2014, cuối cùng thì các nhà nghiên cứu cũng đã đồng ý với một giá trị cho hằng số Planck rồi (vẫn còn cần tiếp tục xem xét cho tới tháng 7 năm sau, năm 2017).
Nhưng gần như chắc chắn rằng vào năm 2018 tới thì Kilogram sẽ không lấy IPK làm chuẩn nữa và nếu như khối kim loại ấy không vào viện bảo tàng thì nó sẽ thành đồ đồng nát (thực ra là platinum nát) vì không còn giá trị sử dụng nữa. RIP Le Grand K!
Tiếp tục nói đến các đại lượng khác được thay đổi, đó là Ampere, Kelvin và Mole nhé!
Hiện tại, định nghĩa Ampere (đơn vị đo dòng điện) được xác định bởi một phương pháp khá là... không thực tế lắm. "Một Ampere" là một dòng điện khi chạy qua hai đường dây mảnh và dài vô tận được đặt cách nhau chính xác một mét, sẽ tạo ra một lượng lực nhất định.
Hiển nhiên một đoạn dây mảnh và dài vô tận không thể tồn tại rồi nên chẳng ai có thể thử nghiệm thực tế để có được một kết quả chính xác cả. Logic nhỉ?
Sắp tới, Ampere sẽ được định nghĩa bằng điện tích của electron và proton, những giá trị mà các nhà khoa học có thể đo đạc được.
Hai đại lượng còn lại là Kelvin và Mole cũng sẽ được định nghĩa lại với hai giá trị hằng số Boltzmann và hằng số Avogadro. Hiện tại khái niệm đại lượng Kelvin là 1/273,16 của nhiệt độ nhiệt động lực học của điểm ba (điểm ba thể hay điểm ba pha) của nước, là điểm khủng mà nước tồn tại dưới 3 trạng thái rắn, lỏng và khí luôn á!
Ở hình dưới, bên trái là các hệ thống đo lường cũ còn bên phải là các hệ thống đo lường mới nha các bạn!
Trong ảnh, C là tốc độ ánh sáng (định nghĩa một Mét), delta Vcs là một tick của đồng hồ nguyên tử cesium (định nghĩa một Giây), h là hằng số Planck (định nghĩa một Kilogram), NA là hằng số Avogadro (định nghĩa một Mole), KCD là hiệu lực ánh sáng (định nghĩa một Candela), kb là hằng số Boltzmann (định nghĩa một Kelvin) và e là điện tích cơ bản (định nghĩa một Ampere).
Với "người thường" như chúng mình thì sự thay đổi đại lượng cơ bản này không có nhiều ảnh hưởng lắm đâu nhé! Đây là những sự thay đổi tí hon mang tầm lượng tử nên sau một đêm cuối năm 2018 ngon giấc, bạn sẽ không đột nhiên tăng cả đống kilogram đâu à. Yên tâm nha!
Nhưng với các nhà khoa học thì việc này có tầm quan trọng cực kỳ lớn và thậm chí nó còn được gọi là "sự kiện cả đời mới chỉ có một lần" luôn đó!
"Nếu ở nền móng có một vết nứt nhỏ thì ta sẽ không thể xây được tòa nhà Vật lý trên nó", ông Stephan Schlamminger tại Viện Công nghệ Quy chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ nói.
Giờ đây khi chúng ta đã có những phương pháp khoa học tiên tiến hơn thì ta sẽ có thể có được những đại lượng chính xác hơn cho những nghiên cứu sau này. Và sau lần thay đổi mới này, sẽ còn rất lâu nữa trước khi ta lại đổi các đại lượng cơ bản một lần nữa đó!
Kết luận dành cho team lười đọc:
Kilogram sẽ không còn được tính bằng cục kim loại đặt tại Pháp nữa mà sử dụng hằng số Planck.
Ampere sẽ được định nghĩa bằng điện tích cơ bản, tức là điện tích của electron và proton.
Kelvin sẽ được định nghĩa bằng hằng số Boltzmann.
Mole sẽ được định nghĩa bằng hằng số Avogadro.
Nguồn: soha.vn