新しいキログラムがあり、それは量子物理学に基づいています

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キログラムはもはや物ではありません。代わりに、それは光とエネルギーについての抽象的な考えです。

今日(5月20日)の時点で、物理学者たちは古いキログラム(フランスの部屋に座っている重さ2.2ポンド(1キログラム)の130歳のプラチナイリジウムシリンダー)を、4億分の1に基づく抽象的な不変の測定値に置き換えました。軽い粒子とプランクの定数(私たちの宇宙の基本的な特徴)。

ある意味で、これは壮大な(そして驚くほど難しい)業績です。現在、キログラムは永久に固定されています。シリンダーはここの原子またはそこの原子を失うので、それは時間とともに変化することができません。つまり、人間はこの質量の単位を生の科学の観点から宇宙人に伝えることができました。キログラムは今や単純な真実であり、あなたと一緒にシリンダーを持って来ることを気にせずに宇宙のどこにでも運ぶことができる考えです。

それでも…だから何?実際には、新しいキログラムの重量は、数十億分の数以内で、古いキログラムとまったく同じです。昨日93キログラム(204ポンド)の重さの場合、今日と明日で93キログラムの重さになります。いくつかの狭い科学的応用においてのみ、新しい定義は違いを生みます。

ここで本当に魅力的なのは、実際のところ、ほとんどの人がキログラムを使用する方法が変わるということではありません。質量の単位を厳密に定義するのは非常に難しいことが判明しました。

他の基本的な力は、基本的な現実の観点からずっと以前から理解されてきました。二度目?かつて、国立標準技術研究所(NIST)によれば、振り子時計の揺れの観点から定義されていました。しかし現在、科学者たちはセシウム133の原子がマイクロ波放射の放出の9,192,631,770サイクルを通過するのにかかる時間として秒を理解しています。メーター?これは、光が1 / 299,792,458分の1秒で移動する距離です。

しかし、質量はそうではありません。私たちは通常、重量でキログラムを測定します-このことは、スケールでどれくらい押し下げますか?しかし、それは実際の計量をどこで行うかに依存する測定です。フランスのそのシリンダーは、月に持ってきた場合ははるかに軽くなり、地球の他の部分に持ってきた場合は少し多かったり少なかったりします。

NISTが説明するように、新しいキログラムは質量とエネルギーの基本的な関係に基づいています。この関係は、アインシュタインのE = mc ^ 2で部分的に説明されています。これは、エネルギーが質量の2倍の光速に等しいことを意味します。質量はエネルギーに変換でき、その逆も可能です。また、質量と比較して、エネルギーは個別の用語で測定および定義する方が簡単です。

これは、E = mc ^ 2よりも古い別の方程式のおかげです。 NISTによれば、物理学者のマックスプランクは1900年にE = hvであることを示しました。彼は、十分に小さな規模では、エネルギーは段階的にしか上下できないことを示しました。 E = hvは、エネルギーが "v"(光子のような粒子の周波数)に "h"を掛けたものに等しいことを意味します-数値6.62607015×10 ^ minus34はプランク定数とも呼ばれます。

E = hvの「v」は、常に1、2、3、6、492などの整数でなければなりません。分数や小数は使用できません。したがって、エネルギーは本質的に離散的であり、「h」のステップで増加または減少します(6.62607015×10 ^ minus34)。

新しいキログラムは、E = mc ^ 2とE = hvを結合します。これにより、科学者は、宇宙の不変の特徴であるプランク定数で質量を定義できます。科学研究所の国際連合が結集して、プランクの定数を最も正確に測定しましたが、数十億分の1の範囲内に収まっています。新しいキログラムの質量は、原子時計で使用されているセシウム133原子と同じ周波数で振動している10 ^ 40光子の1.4755214倍のエネルギーに相当します。

スケールにこだわるのは簡単なことではありません。しかし、アイデアとして、それはプラチナ-イリジウム合金のシリンダーよりもはるかにポータブルです。

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