"Bí mật" về khối trọng lượng chuẩn được Mỹ bảo quản trong lồng kính chân không

Khối kilogram chuẩn của Mỹ là K20, được bảo quản vô cùng tốt và được lồng kính chân không.

Chắc hẳn chúng ta đều biết người Mỹ dùng các đơn vị đo khác nhau để tính toán khối lượng hay khoảng cách, khác với phần lớn các nước trên thế giới sử dụng hệ mét. Nhưng trong thực tế, người Mỹ cũng đã từng sử dụng hệ đo giống của thế giới trong suốt một thời gian rất dài.

Vlogger Derek Muller của kênh Veritasium đã đến Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) để xem K20 - một trong 40 khối kilogram chuẩn giống hệt nhau được người Pháp sản xuất năm 1880, điều này cho thấy người Mỹ vẫn sử dụng kilogram vào thời điểm này.

Mối quan hệ của người Mỹ với hệ đo mét đã rất bền chặt vào thế kỷ 19, khi Pháp giới thiệu về hệ đo này cho người Mỹ và tặng họ khối K20 sau khi ký Thỏa ước Meter năm 1875. 17 bang đã đồng ý sử dụng tiêu chuẩn của hệ đo lường này.

Khối kilogram chuẩn quốc tế được sản xuất và cấp cho các quốc gia trên thế giới để giúp các nước có thể xác định được chuẩn một kilogram là như thế nào. Khối kilogram chuẩn của Mỹ là K20, được bảo quản vô cùng tốt và được lồng kính chân không.

Khối kilogram chuẩn K20 tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ. (Ảnh: NIST).

Lý do khối kilogram chuẩn phải được bảo quản cực kỳ tốt, là bởi nếu chỉ một phân tử nào được thêm vào hoặc mất đi khỏi khối kilogram chuẩn, thì khối lượng của nó sẽ chệnh đi và định nghĩa về kilogram sẽ bị thay đổi.

“Khối kilogram chuẩn được tạo nên từ 90% platinum và 10% iridium, có khối lượng chính xác 1kg được dùng làm chuẩn mực đo khối lượng ở Hoa Kỳ trong 130 năm qua”, Derek Muller giải thích.

Khối kilogram chuẩn được tạo nên từ hai nguyên tố này, bởi mật độ phân tử cao và khả năng chống oxy hóa tốt, khiến khối kilogram chuẩn được tồn tại lâu mà không bị chênh lệch số đo. Mặc dù ngày nay máy móc đều đo đạc rất tốt, nhưng khối kilogram này vẫn là một đồ vật vô giá, không thể thay thế được.

Tuy vậy, khối K20 không phát huy tác dụng của mình được lâu. Derek cho biết, kilogram là một đơn vị đo lường được xác định bởi các thực thể vật lý chứ không phải một hằng số toán học hay một thứ cố định được tìm thấy trong tự nhiên, điều này tạo nên một số khó khăn.

Cứ mỗi một thập niên trong những năm 1800, các nhà khoa học Mỹ phải bay đến Paris để đối chứng khối K20 của mình cho chuẩn với khối kilogram chuẩn quốc tế ở Pháp, để đảm bảo đại lượng đo ở hai quốc gia không bị chênh lệch nhau. Đôi khi kết quả đo bị lệch nhau dù được bảo quản rất tốt, các nhà khoa học đoán rằng do sự ô nhiễm trong khí quyển.

Đến tận hôm nay, NIST và các cơ quan, tổ chức chức khác vẫn không ngừng nỗ lực định nghĩa cho kilogram một cách vật lý và chính xác hơn. Từ năm 2018, kilogram sẽ được xác định bởi hằng số Planck, tạo ra một giá trị cố định từ phép đo có thể sử dụng được trên toàn thế giới.

Vậy là, người Mỹ đã từ bỏ hệ đo lường mét sau đó vào năm 1987, bởi tính không chính xác của các đại lượng này. Người Mỹ đo đạc mọi thứ từ khoảng cách, khối lượng, diện tích hay thể tích bằng những đơn vị được tính ra từ các hằng số cố định trong toán học.