Còn nhớ hồi cuối năm ngoái - chính xác là ngày 16/11/2018, đại diện của hơn 60 quốc gia tại Hội nghị Cân nặng và Đo lường (CGPM) tổ chức tại Versailles đã tiến hành bỏ phiếu để loại bỏ khái niệm kilogram cũ, và chào đón đại lượng 1 kilogram được tính dựa trên hằng số Planck.
Gần như tất cả các nước đã bỏ phiếu đồng thuận, có nghĩa khái niệm đã được thông qua từ khi ấy. Và kể từ hôm nay 20/5/2019 - ngày Đo lường khoa học thế giới - định nghĩa về 1kg sẽ chính thức thay đổi trên phạm vi toàn thế giới. Một sự thay đổi hướng về thứ hoàn hảo và bất biến.
Từ trước đến nay, 1kg chưa bao giờ là một đại lượng hoàn hảo
Trong hơn 1 thế kỷ qua, khái niệm 1kg được định nghĩa hết sức đơn giản: là một khối kim loại được làm từ platinum và iridi mang tên "Le Grand K" (hay International Prototype Kilogram - IPK). Bản gốc của IPK được đặt tại Văn phòng Cân đo Quốc tế ở Pháp từ năm 1889, nằm trong một bình chứa có độ bảo mật cực cao. Để tiếp cận IPK, chỉ có các nhà khoa học được ủy quyền mới có thể thôi.
IPK được đặt trong 3 chiếc lồng kính được khóa chặt, chỉ các nhà khoa học có ủy quyền mới tiếp cận được
Nhưng bản thân IPK lại không hề hoàn hảo. Dù có cất kín thế nào thì qua thời gian, nó sẽ hấp thụ thêm nguyên tử từ môi trường và trở nên nặng hơn, nên đòi hỏi phải được bảo dưỡng thường xuyên. Và sự thực là có đến hơn 40 bản sao của IPK ở khắp nơi trên thế giới, đâm ra quy chuẩn này trở nên mông lung hơn bao giờ hết.
Vào thập niên 1980, người ta đã tiến hành kiểm tra lại IPK sau khi bảo dưỡng và phát hiện ra nó đã nhẹ hơn một vài microgram so với dữ liệu trước đó. Điều này có nghĩa rằng các sản phẩm được thiết kế theo quy chuẩn kilogram IPK đều phải tính toán lại trọng lượng. Doanh nghiệp sản xuất khi đó đã rất tức giận, luật sư được mời đến, trong khi các nhà đo lường bị chỉ trích và nghi ngờ về năng lực.
Nhưng kể từ hôm nay - 20/5/2019 - nó sẽ là 1 đại lượng hoàn hảo
Muốn khái niệm về kilogram trở nên hoàn hảo, chúng ta phải đưa định nghĩa của nó về một đại lượng bất biến, không bao giờ thay đổi - hay còn gọi là hằng số.
Và 1kg mới sẽ được định nghĩa lại theo hằng số Planck - do Max Planck tìm ra.
Max Planck
100 năm trước, Max Planck đã phát hiện ra rằng năng lượng có thể phân thành những đại lượng tách biệt - hay còn gọi là lượng tử hóa. Các đại lượng này bao gồm kilogram, mét, và giây, hợp lại thành một hằng số. Chỉ là ở thời điểm đó, Planck đã không thể đo được hằng số ra chính mình tìm ra la bao nhiêu thôi.
Đến ngày 30/6/2017 - Jon Pratt - chuyên gia toán học đầu ngành cho biết ông và các cộng sự đã tìm ra được công thức tính được Planck, với sai số chỉ là 13 phần tỉ.
Ánh sáng và nguyên tử là các đại lượng bất biến
Tốc độ ánh sáng được dùng để định nghĩa 1 mét. Một tích đồng hồ nguyên tử - tương đương 1 chu kỳ của nguyên tử Xe-si được dùng để định nghĩa 1 giây. Ánh sáng và nguyên tử, cả 2 đều là các yếu tố bất biến, nên hằng số Planck có thể xem là cách định nghĩa hoàn hảo dành cho 1kg.
Công thức cho hằng số Planck: 6.62607015 × 10-34 m2kg/s.
Ý nghĩa của sự thay đổi
Trên thực tế, sự thay đổi này sẽ không có ý nghĩa gì với chúng ta - những con người bình thường. Bạn nặng 60kg thì vẫn sẽ là 60kg, không có gì thay đổi cả.
Bạn nặng bao nhiêu cũng không quan trọng, vì nó không thay đổi gì cả
Nhưng với khoa học, nó có ý nghĩa cực kỳ to lớn. Khi giữ nguyên khái niệm 1kg trước kia, những sai số của nó nếu được đưa ra phạm vi vũ trụ sẽ khiến mọi kết quả trở nên lệch lạc và mông lung.
Còn với hằng số Planck, mọi thí nghiệm giờ đây sẽ được đo lường và quy chiếu một cách cực kỳ chính xác.
Tham khảo: Science Alert, Vox