เมื่อ “น้ำหนักมาตรฐาน 1 กิโลกรัม” ไม่ได้อ้างอิงจากสิ่งของที่จับต้องได้อีกต่อไป
เป็นเวลานานถึง 129 ปีมาแล้ว ที่โลกเราอ้างอิงน้ำหนัก 1 กิโลกรัม กับก้อนน้ำหนักมาตรฐานโลก “เลอกรองกา” (Le Grand K) ที่ถูกเก็บรักษาไว้ในห้องนิรภัยของสำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (BIPM) ชานกรุงปารีสของฝรั่งเศส เพื่อใช้เป็นหลักในการเปรียบเทียบอ้างอิงในด้านน้ำหนักไปสู่นานาประเทศทั่วโลกตลอดมา
ก้อนน้ำหนักมาตรฐาน “เลอกรองกา” นี้ ได้ถูกจัดวางไว้ภายในครอบแก้วหลายชั้น และจะมีการนำออกมาทำความสะอาดเป็นระยะ เพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนที่เกิดจากการทำปฏิกิริยากับอากาศและสะสมอยู่บนผิวของโลหะ เพื่อน้ำหนักของ “เลอกรองกา” มีความเที่ยงตรงเท่าเดิมอยู่เสมอ
ขั้นตอนในการทำความสะอาด “เลอกรองกา” นั้น เจ้าหน้าที่ผู้รับผิดชอบจะใช้หนังชามัวส์ชุบแอลกอฮอล์และอีเทอร์เช็ดที่ผิวของก้อนน้ำหนักก่อน จากนั้นจึงนำไปล้างด้วยไอน้ำ ซึ่งไอน้ำนี้เกิดมาจากน้ำที่กลั่นซ้ำถึงสองรอบเพื่อไม่ให้มีสิ่งเจือปน แต่อย่างไรก็ตาม หลังเวลาผ่านไป 100 ปี ก้อนน้ำหนักมาตราฐานโลกก้อนนี้ได้สูญเสียน้ำหนักไปประมาณ 50 ไมโครกรัม ซึ่งถึงแม้จะเป็นตัวเลขน้อยนิด แต่ก็ถือว่าเกิดปัญหาขึ้นแล้ว ที่จะต้องคอยมีการคำนวนชดเชยน้ำหนักที่หายไป และแน่นอนว่า หากวันใดมีการก่อวินาศกรรมสถานที่เก็บรักษา “เลอกรองกา” ขึ้นมา โลกของเราคงปั่นป่วนไม่น้อย เมื่อก้อนน้ำหนักที่ใช้สอบทานเปรียบเทียบระดับนานาชาติก้อนนี้ถูกทำลายไป
ดังนั้น เมื่อวันที่ 20 พ.ค.62 ที่ผ่านมา ได้มีการใช้สิ่งที่ไม่อาจจับต้องได้ ไม่อาจถูกทำลายได้ มาแทนที่ก้อนน้ำหนักมาตรฐาน “เลอกรองกา” นี้ นั่นคือเลือกใช้ตัวเลขค่าคงที่ทางฟิสิกส์มาแทนก้อนน้ำหนัก ตัวเลขที่จะมีค่าคงเดิมไปชั่วลูกชั่วหลาน ไม่ต้องเป็นภาระให้ใครหรือหน่วยงานใด ๆ มาดูแลอีกต่อไป
ตัวเลขที่ถูกเลือกมาแทนที่ก้อนน้ำหนักมาตรฐาน “เลอกรองกา” นั้นก็คือตัวเลข “ค่าคงที่ของพลังค์” (Planck’s constant) แต่ตัวเลขนั้นมันลอยอยู่ในอากาศ การนำมาสู่ชีวิตจริงก็มีขั้นตอนที่ต้องทำ คือเมื่อเราอยากสอบเทียบน้ำหนัก 1 กิโลกรัม เราก็นำก้อนน้ำหนักตัวอย่างไปชั่งบนตาชั่งสองแขน โดยด้านหนึ่งของตาชั่งเป็นก้อนน้ำหนักที่เรานำมาทดสอบ อีกด้านหนึ่งแทนที่จะเป็นก้อนน้ำหนักมาตราฐาน 1 กิโลกรัม “เลอกรองกา” ตามแบบเดิม ก็เปลี่ยนมาใช้แรงดึงดูดจากแม่เหล็กไฟฟ้าในค่า 6.626,070,15 × 10−34 m−2s แทน เมื่อชั่งให้ได้เท่ากัน ก็แปลว่าก้อนน้ำหนักตัวอย่างที่นำมาทดสอบก็จะหนัก 1 กิโลกรัมตามมาตรฐานอย่างแม่นยำ เอาไปใช้งานต่อได้ทันที
** หมายเหตุ วิธีการสร้างระบบสอบเทียบน้ำหนัก 1 กิโลกรัมผ่านทาง “ตาชั่งคิบเบิล” (Kibble Balance) นี้เป็นตาชั่งแบบเปรียบเทียบที่พัฒนาขึ้นมาตั้งแต่ปี 1975 โดย ดร.ไบรอัน คิบเบิล นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ
นอกจากน้ำหนักแล้ว หลังจากนี้ หน่วยวัดพื้นฐานอื่น ก็จะค่อย ๆ ปรับมาใช้ตัวเลขฟิสิกส์เช่นเดียวกัน หน่วยวัดเหล่านั้นได้แก่
- หน่วยวัดระยะเวลาเป็นวินาที (Second) โดย 1 วินาทีเท่ากับเวลาที่อะตอมของธาตุซีเซียมสลายตัวอย่างละเอียด หรือเกิดการสั่น 9,192,631,770 ครั้ง
- หน่วยวัดระยะทางเป็นเมตร (Metre) อ้างอิงกับความเร็วแสง โดย 1 เมตรเท่ากับระยะทางที่แสงเดินทางในสุญญากาศ ภายใน 1/299,792,458 วินาที
- หน่วยวัดความเข้มของการส่องสว่างเป็นแรงเทียนหรือแคนเดลา (Candela) โดย 1 แคนเดลาเท่ากับค่าประสิทธิผลการส่องสว่าง (Luminous efficacy ) ของการแผ่รังสีความยาวคลื่นเดียวด้วยความถี่ 540 × 1012 Hz และความเข้ม of 1/683 วัตต์ต่อสเตอเรเดียน
- หน่วยวัดปริมาณของสสารเป็นโมล (Mole) โดย 1 โมลจะเท่ากับค่าคงที่อาโวกาโดร (Avogadro constant) ซึ่งเป็นจำนวนอะตอมของธาตุคาร์บอน-12 จำนวน 12 กรัม หรือ (6.022140857±0.000000074) ×1023
- หน่วยวัดกระแสไฟฟ้าเป็นแอมแปร์ (Ampere) โดย 1 แอมแปร์เท่ากับค่าคงตัวของประจุอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ 1/1.602 176 634×10−19
- หน่วยวัดอุณหภูมิเป็นเคลวิน (Kelvin) โดย 1 เคลวินเท่ากับความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานระดับอนุภาคกับอุณหภูมิ ซึ่งอ้างอิงกับค่าคงที่บอลต์ซมานน์ (Boltzmann constant) หรือ 1.380 649 × 10−23 จูล
จากนี้ไป ชีวิตประจำวันเราก็ยังคงดำเนินไปเหมือนเดิม ไม่ต้องไปกังวลว่าเวลาซื้อของแล้วน้ำหนัก 1 กิโลกรัมจะเปลี่ยนไปไหม เพราะจริง ๆ ไม่มีอะไรเปลี่ยน ไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับเรา ทั้งหมดเพียงแค่ว่า น้ำหนัก 1 กิโลกรัม จะหนักเท่านี้ไปตลอดชั่วลูกชั่วหลานแค่นั่นเอง
อ้างอิง www.theverge.com
เรียบเรียงโดย @MrVop