Το πολύτιμο πρωτότυπο χιλιόγραμμο
 |
| Ενα από τα αντίγραφα του Διεθνούς Πρωτότυπου Χιλιόγραμμου, που όπως και τα υπόλοιπα φυλάσσεται προσεκτικά μέσα σε διπλούς γυάλινους κώδωνες |
Το Διεθνές Πρωτότυπο Χιλιόγραμμο (ΔΠΧ) δημιουργήθηκε το 1879 ως το επίσημο μέτρο της μάζας.
Είναι ένας λείος κύλινδρος από κράμα λευκόχρυσου - ιριδίου, με διάμετρο περίπου 3,8 εκατοστών και ανάλογο ύψος. Αν κανείς προσπαθήσει να σηκώσει το μικροσκοπικό κύλινδρο χωρίς να ξέρει τι είναι, μπορεί να νομίσει ότι κάποιος τον έχει κολλήσει στο τραπέζι για να του κάνει πλάκα. Ακόμα κι αν ξέρει ότι ζυγίζει ένα ολόκληρο κιλό, η δύναμη που χρειάζεται για να το σηκώσει οπωσδήποτε προξενεί εντύπωση.
Ομως οι φύλακες του ΔΠΧ δεν αφήνουν σχεδόν κανέναν να το σηκώσει, ούτε καν να το πλησιάσει. Θα αρκούσε μια δαχτυλιά, ή ακόμα και μια εκπνοή πάνω σ' αυτό για να αλλάξει ελάχιστα, αλλά κρίσιμα η μάζα του. Γι' αυτό φυλάσσεται μέσα σε τριπλούς γυάλινους κώδωνες, τοποθετημένους σε θησαυροφυλάκιο ελεγχόμενης θερμοκρασίας και υγρασίας, στις εγκαταστάσεις του Διεθνούς Γραφείου Μέτρων και Σταθμών στο Παρίσι.
Κάθε κιλό τροφίμων, κάθε τόνος κάρβουνο, κάθε χιλιοστόγραμμο φαρμάκου, με άλλα λόγια κάθε ποσότητα ουσίας που μπορεί να μετρηθεί, συγκρίνεται έμμεσα με αυτό το αντικείμενο.
Η μάζα μιας χούφτας αέρα
Το ΔΠΧ είναι ο ορισμός της μονάδας μάζας στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων. Επειδή είναι τόσο σημαντικό να μην αλλοιωθεί, τόσο αυτό όσο και τα έξι επίσημα αντίγραφά του δε χρησιμοποιούνται για τη βαθμονόμηση (καλιμπράρισμα) συσκευών της καθημερινότητας (ζυγαριές κτλ.).
Χρησιμοποιούνται μόνο για τη βαθμονόμηση των αντιγράφων του ΔΠΧ που έχει καθεμιά από τις 51 χώρες που έχουν υπογράψει τη Σύμβαση του Μετρικού Συστήματος, διαδικασία που απαιτεί περίπου 4 μέρες. Τα αντίγραφα αυτά συγκρίνονται κατά περιοδικά χρονικά διαστήματα με το πρωτότυπο.
Ο χειρισμός των αντιγράφων του ΔΠΧ γίνεται με ειδικές λαβίδες και τη μέγιστη προσοχή για να μη γρατζουνιστούν. Σε μια ζυγαριά με ακρίβεια 10 δεκαδικών ψηφίων, ακόμα και οι μικρές γρατζουνιές μετράνε. Τα αντίγραφα είναι φτιαγμένα από ανοξείδωτο ατσάλι που έχει το ένα τρίτο της πυκνότητας του κράματος λευκόχρυσου - ιριδίου, άρα έχει τριπλάσιο όγκο και γι' αυτό εκτοπίζει τριπλάσιο όγκο αέρα. Η διαφορά στο εκτόπισμα αέρα θα ισοδυναμούσε με περίπου ένα δέκατο του γραμμαρίου, αν συγκρίνονταν τα αντίγραφα με το ίδιο το ΔΠΧ, διαφορά τεράστια συγκριτικά με εκείνες στο δέκατο δεκαδικό ψηφίο. Γι' αυτό η σύγκριση γίνεται συνήθως με τα επίσημα αντίγραφα του ΔΠΧ.
Πού πήγαν τα ...ψιλά;
Το Διεθνές Πρωτότυπο Χιλιόγραμμο έχει βγει μόνο τρεις φορές από τη θήκη του, με πιο πρόσφατη περίπτωση την εκστρατεία πιστοποίησης όλων των εν χρήσει αντιγράφων το 1988-1992. Παρ' όλες τις προφυλάξεις, διαπιστώθηκε τότε ότι το ΔΠΧ παρουσίαζε διαφορά περίπου 30 μικρογραμμαρίων (δισεκατομμυριοστών του κιλού) από τα περισσότερα αντίγραφα. Αρα στον ένα αιώνα πιθανώς να έχασε αυτό το βάρος εξαιτίας διαφυγής αερίων από το μέταλλο, ή βέβαια τα αντίγραφα να βάρυναν εξαιτίας συσσώρευσης ατμοσφαιρικών ρύπων.
Ανεξαρτήτως της αιτίας της μεταβολής, η διαπίστωση έκρουσε τον κώδωνα του κινδύνου στους επιστήμονες, αλλά και στα κράτη που χρησιμοποιούν το ΔΠΧ ως μονάδα μάζας. Γιατί η τόση ανησυχία; Δεν είναι μόνο ότι μια ελάχιστη αλλοίωση στη μάζα του ΔΠΧ θα μπορούσε να έχει το ίδιο αποτέλεσμα που έχει η αφαίρεση ενός λεπτού του ευρώ σε κάθε τραπεζική συναλλαγή 1.000 ευρώ... Είναι και το ότι η μάζα και η μονάδα μέτρησής της, το χιλιόγραμμο, συνδέεται και με άλλες βασικές μονάδες του Μετρικού Συστήματος και συγκεκριμένα το αμπέρ (μονάδα μέτρησης έντασης της ροής ηλεκτρικής ενέργειας), το γραμμομόριο (μονάδα μέτρησης χημικών ουσιών γνωστό και ως mole) και η καντέλα (μονάδα μέτρησης της φωτεινής έντασης). Και βέβαια πολλές άλλες ποσότητες μετρούνται σε μονάδες που είναι παράγωγες του χιλιόγραμμου, όπως η πυκνότητα, η δύναμη, η πίεση.
Απιαστες μονάδες
Ηδη από το 1983, μια άλλη μονάδα του Μετρικού Συστήματος που χρησιμοποιούσε μακροσκοπικό φυσικό αντικείμενο για τον ορισμό της αντικαταστάθηκε με κάτι ελάχιστα χειροπιαστό, αλλά σαφέστατα σταθερό. Ηταν το μέτρο, η μονάδα μήκους, που οριζόταν με βάση μια ράβδο λευκοχρύσου - ιριδίου, ενώ μετά την αλλαγή ορίζεται ως η απόσταση που ταξιδεύει το φως στο κενό μέσα σε 1/299.792.458 του δευτερολέπτου (όπου δευτερόλεπτο ορίζεται ο χρόνος που χρειάζεται ένα άτομο καισίου-133 για να κάνει 9.192.631.770 ταλαντώσεις ανάμεσα στα δύο υπέρλεπτα επίπεδα της σταθερής του κατάστασης).
Μια σταθερά που είναι υποψήφια για την αντικατάσταση του ΔΠΧ είναι η σταθερά του Πλανκ, που μπορεί εύκολα να προσδιοριστεί με μια πειραματική συσκευή που ονομάζεται ζυγός βατ. Εναλλακτικά, οι ερευνητές εξετάζουν τη χρήση του αριθμού του Αβογκάντρο, που συνδέεται με τη σταθερή μάζα συγκεκριμένων ατόμων, με την προϋπόθεση ότι θα βρουν εύκολο τρόπο για τη μέτρηση των ατόμων σε ένα κρύσταλλο πυριτίου-28. Ωστόσο, κανένας από τους πολύπλοκους αυτούς τρόπους ορισμού του χιλιόγραμμου δεν θα είναι έτοιμος να αντικαταστήσει το ΔΠΧ ως την επόμενη σύνοδο της Γενικής Συνδιάσκεψης για τα Μέτρα και Σταθμά που θα πραγματοποιηθεί το 2011.
