Kilogramo etalono atsiradimo istorija yra ilga ir įdomi. Neapsieita be nukirstų galvų, revoliucijų ir kitų intriguojančių istorijos posūkių. Pasirodo, anksčiau kilogramas vadinosi visai kitu žodžiu. Originalus jo pavadinimas yra prancūzų kalbos žodis „grave“, kuris yra tariamas grav ir yra kilęs iš lotyniško „gravitas“, reiškiančio „svoris“.
Šį pavadinimą 1793 m. sugalvojo prancūzų aristokratas, mokslininkas Antoine Lavoisier, kuris apibrėžė pagrindinį masės vienetą. Anot mokslininko, masės etalonas sveria tiek, kiek vienas kubinis decimetras vandens. (kuomet oro temperatūra 0°C)
Tačiau šis A. Lavoisier parinktas žodis ilgai negyvavo. Įvyko Prancūzų revoliucija, į valdžią atėjo respublikonai, o pačiam mokslininkui nukirto galvą, nes šis buvo kaltinamas klientų apgaudinėjimu, pilant vandenį į tabaką.
Kuomet respublikonai atėjo į valdžią buvo nutarta nebevartoti žodžio „grave“, nes jis skambėjo labai panašiai į „graf“ (kilmingą žmogų, grafą). Tam, kad nebūtų painiavos ir kad matavimo vienetas nebūtų „kilmingas“ Respublikonų vyriausybė nutarė šio pavadinimo nebevartoti ir pakeisti jį kitu. Kadangi respublikonai galvojo, kad „grave“ dar ir per didelis dydis, daiktams, kuriuos norėtų sverti, ėmė vartoti gramą – tūkstantąją „grave“ dalį.
Laikui bėgant buvo suvokta, gad gramas vis tik per mažas matavimo vienetas, tad reikėjo jį padidinti. Grįžti prie buvusio varianto, reiškiančio aukštą padėtį visuomenėje, nenorėta. Todėl buvo pasirinktas kitas – kilogramas, kuris reiškė tūkstantį gramų. Štai ir išsiaiškinome priežastį, dėl kurios kilogramas, vienintelis iš 7 tarptautinės matavimo sistemos vienetų (SI) turi priešdėlį.
1799 m. suprasta, kad reikia performuluoti jau nebe terminą, o patį kilogramo apibrėžimą. Nuo to laiko kilogramas sveria tiek, tiek kiek 1 kubinis decimetras distiliuoto vandens, prie +4°C temperatūros, nes tik tada vandens tankis yra didžiausias – 999,973 kg/m3. Bet tais laikais mokslo pasaulis nerimo, todėl netrukus buvo sukurtas kitas masės etalonas – grynos platinos cilindras. Dar po kurio laiko, 1889 m. kilogramo etalonu padarytas 39 mm skersmens ir tokio paties aukščio, degtukų dėžutės dydžio, ritinio formos svarstis, pagamintas iš platinos (90 proc.) ir iridžio (10 proc.) lydinio. Šis etalono variantas išliko lig šiol. Oficialiai jis vadinamas Tarptautiniu kilogramo prototipu (arba „Le Grand K arba Didžiuoju K) ir dabar yra saugomas Tarptautiniame matų ir svarsčių biure Sevre, Paryžiuje. Drąsiai galima teigti, kad tai vienintelis objektas visatoje, sveriantis lygiai vieną kilogramą.
Reikia paminėti, kad buvo sukurta dar 40 identiškų kilogramo kopijų, kurias išsiuntinėjo po įvairias pasaulio valstybes. Kopijos tapo nacionaliniais masės mato standartais.
Įdomu: masės etalonas sunkėja
Objektas sveriantis lygiai vieną kilogramą, yra kilogramo etalonas. Tai ~ 4 cm, degtukų dėžutės dydžio, platinos ir iridžio lydinys. Šis etalonas yra saugomas Tarptautiniame matų ir svarsčių biure Sevre, netoli Paryžiaus.
Nors šis masės vienetas egzistuoja jau daugiau nei šimtą metų, mokslininkai pastebėjo problemą: visuotinai pripažintas masės etalonas sunkėja. Čia kyla opi problema, nes tai reiškia, kad platinos ir iridžio lydinys per daugelį metų neišlieka stabilus ir kinta, o to negali būti, nes tarptautiniu mastu pripažintas etalonas privalo visada išlikti toks pat.
Žinoma, sakydami, kad kilogramas sunkėja, neteigiame, kad svorio masės etalonas kardinaliai plečiasi, didėja ar kokiu kitu būdu keičiasi, tačiau dėl mažučių teršalų dalelių, esančių erdvėje ir limpančių prie kilogramo etalono – jis pasunkėjo apie 100 mikrogramų. Nors etalonas yra saugomas ir laikomas po trimis stikliniais gaubtais, jo pasunkėjimas leidžia daryti prielaidą, kad gaubtai iki galo neapsaugo platininio ritinio nuo išorės poveikio.
Iš pirmo žvilgsnio, kilogramo etalono pokyčiai gali pasirodyti visiškai nieko nereiškiančiu reiškiniu, tačiau masės vieneto pokyčiai yra net labai svarbūs. Tokios, nors ir nedidelės, variacijos daro įtaką pasauliniu mastu. Pavyzdžiui, tarptautinėje prekyboje vieno gramo ar mikrogramo tikslumu sveriamos didelės vertės medžiagos, teršalai ar cheminiai, fizikiniai elementai, tad dėl etalono pokyčių, nors ir nežymių, gali atsirasti netikslių skaičiavimų. O šie gali pridaryti daug žalos atliekant mokslinius tyrimus, bandymus ir kt.
Mokslo naujienos: mokslininkai kuria naują masės etaloną
Mokslininkai tikina, kad daugiau nei 100 metų egzistavęs platinos ir iridžio lydinio etalonas nėra stabilus ir per visą egzistavimo laikotarpį pasunkėjo 100 mikrogramų. Kadangi etalonas privalo būti stabilus, šis pokytis yra net labai didelis. Kitu atveju galima susidurti su problemomis apskaičiuojant cheminių elementų, didelės vertės medžiagų ir kt. masę.
Dėl šios priežasties mokslininkai ėmė ieškoti alternatyvų, kurios galėtų pakeisti dabartinį masės etaloną. Vienas iš siūlomų būdų pagerinti sistemą yra sukurti tobulą kristalą, kuris padėtų išspręsti ilgiausiai egzistuojančią matavimo sistemų pasaulyje problemą – tiksliau apibrėžti svorį.
Vienas iš sprendimo variantų – jau sukurtas silicio rutulys, sudarytas vien iš silicio-28 izotopo atomų, tad galima drąsiai teigti, jog šis lydinys yra kiek įmanoma grynas. Šis rutulys galėtų atlikti etalono funkciją, bet visai kitaip nei mes įpratę. Šito etalono esmė būtų atomų apskaičiavimas.
Yra ir kitų būdų. Pavyzdžiui, mokslininkai bando svorį apibrėžti naudodami vato svarstykles, kurios matuoja aplink objektą esančias elektromagnetines ir gravitacines jėgas. Deja, kol kas nė vienas matavimo vienetas nėra tobulas.
