|
ترجمه سليمان فرهاديان: در زمانه كاهش وزن و تناسب اندام، حتی خود وزن هم نگران وزن خود است. دانشمندان می گويند كيلوگرم استاندارد سبك تر می شود و اين امر می تواند باعث ايجاد اشتباهات بالقوه ای در بسياری از تحقيقات علمی شود. كيلوگرم به وسيله استوانه ای از جنس پلاتين ـ ايريديم كه در سال 1889 در انگلستان ساخته شده است، تعريف می شود. هيچ كس نمی داند دليل اين كاهش وزن چيست، يا حداقل چرا وزن اين استوانه در مقايسه با ساير وزنه های مرجع كاهش می يابد، اما در هر صورت اين تغيير وزن عاملی شد تا يك جست وجوی بين المللی برای يافتن تعريف دقيق تری از وزن صورت گيرد.
پيتر بيكر يكی از دانشمندان آزمايشگاه استانداردهای فدرال، كه موسسه ای با 1500 محقق است و كارش اختصاصا توسعه روش های جديد برای اندازه گيری هرچه دقيق تر كميت هاست، در اين مورد می گويد: «مطمئنا داشتن استانداردی كه به طور مرتب در حال تغيير است، مفيد نخواهد بود. » حتی تغييری به اندازه 50 ميكروگرم ـ كمتر از وزن يك دانه نمك ـ در يك كيلوگرم برای ايجاد خطا در محاسبات دقيق علمی كافی است.
دكتر بيكر سرپرست يك گروه بين المللی از محققانی است كه در جست وجوی راهی برای ارائه تعريف جديدی از كيلوگرم برپايه تعداد اتم های يك عنصر خاص هستند. ساير دانشمندان از جمله محققان انستيتو ملی و فناوری در واشنگتن، در حال توسعه فناوری ديگری هستند كه كيلوگرم را با استفاده از مكانيسم پيچيده ديگری كه با عنوان ترازوی وات شناخته می شود تعريف كنند. تصميم نهايی نيز برعهده كميته بين المللی اوزان و مقادير، سازمانی كه طی يك معاهده بين المللی در سال 1875 به وجود آمده است، قرار دارد. اين سازمان حفاظت از كيلوگرم مرجع بين المللی را برعهده دارد و آنرا تحت تدابير شديد امنيتی در شاتو واقع در حومه پاريس نگهداری می كند. اين استاندارد سالی يك بار تحت تدابير شديد امنيتی توسط تنها سه نفری كه كليد آن را در اختيار دارند، مورد بازبينی قرار می گيرد. اما تغيير وزن ايجاد شده خاطرنشان كرده است كه زمان كنار گذاشتن اين استاندارد برای انجام اندازه گيری ها فرا رسيده است. دكتر ريچارد ديويس رئيس قسمت جرم در بخش تحقيقات كميته بين المللی می گويد: «اين كار قسمتی از وظايف ماست. اگر نتوان به مفاد پيمان نامه پايبند بود، لازم است كه تغييراتی در آن صورت گيرد. »
كيلوگرم تنها مورد از هفت واحد اصلی اندازه گيری است كه از زمان تعريف آن در قرن نوزدهم تاكنون بدون تغيير مانده است. طی ساليان گذشته، دانشمندان در تعريف واحدهايی نظير متر (كه در اصل بر مبنای محيط زمين تعريف شده بود) و ثانيه (كه بر اساس كسری از يك روز تعريف شده بود) تجديدنظر كرده اند. هم اكنون متر بر اساس فاصله ای كه نور طی يك ـ 458/792/299ام ثانيه طی می كند، و ثانيه بر اساس مدت زمانی كه طول می كشد، اتم سزيم 770/631/192/9 مرتبه ارتعاش كند، تعريف می شود.
هركدام از اين كميت ها را می توان با دقت بسيار اندازه گرفت و نكته ديگری كه از اهميت مشابهی برخوردار است آنكه در هر كجای جهان می توان آنها را دوباره ايجاد كرد. در ابتدا كيلوگرم بر اساس جرم يك ليتر آب تعريف شده بود، اما بعدها مشخص شد، كه اندازه گيری دقيق جرم يك ليتر آب بسيار مشكل است. در عوض قرار شد يك طلاساز انگليسی استخدام شود تا يك استوانه از جنس پلاتين ايريديم بسازد كه برای تعريف كيلوگرم استاندارد به كار رود. يكی از عواملی كه باعث شد تا كيلوگرم از اين لحاظ از ساير واحدها عقب بماند، اين بود كه، سود عملی فوری برای افزايش دقت آن متصور نبود. با اين همه انحراف در وزن كيلوگرم استاندارد باعث ايجاد خطا در ساير اندازه گيری ها می شد. برای مثال ولت بر اساس كيلوگرم تعريف می شود، بنابراين تعريفی بر مبنای كيلوگرم پايدار منجر به آن می شود كه تعريف ولت بر مبنای واحدهای اصلی اندازه گيری با دقت هرچه بيشتر صورت گيرد.
حدود هشتاد نسخه از روی كيلوگرم مرجع ،توليد و بين كشورهای امضاكننده معاهده سيستم متريك توزيع شد. تاريخ پرشور اين استوانه كوچك فلزی بيانگر آن است كه كل جهان طی مدت های مديدی از تعريف واحدی برای كيلوگرم استفاده كرده است. بعضی از اين نمونه های فلزی كه به كشورهای امضاكننده اختصاص يافته بود بعدها ناپديد شد، از جمله نمونه ای كه در اختيار صربستان بود. ژاپن نيز پس از جنگ جهانی دوم مجبور شد نمونه خود را تسليم كند. آلمان نيز چند نمونه از آن را تحويل گرفت، از جمله يكی كه در سال 1889 به ايالت باواريا اختصاص يافت و نمونه ديگری كه به آلمان شرقی تعلق گرفت.
آلمان ضمن همكاری با دانشمندان ساير كشورها از جمله استراليا، ايتاليا و ژاپن سرگرم ساخت يك كريستال دقيقا كروی يك كيلوگرمی از جنس سيليكون برای روزآمد كردن كيلوگرم است. ايده ساخت اين نمونه بر اين مبنا قرار دارد كه با دانستن تعداد دقيق اتم های موجود در كريستال، فاصله آنها از يكديگر و اندازه كره، تعداد دقيق اتم های موجود در آن را می توان حساب كرد. دكتر بيكر و همكارانش برای جداسازی سه ايزوتوپ سيليكون به كارخانه های قديمی ساخت سلاح های هسته ای شوروی روی آورده اند. سانتريفوژهای موجود در اين كارخانه زمانی برای توليد اورانيم غنی شده به كار می رفت و امروزه نيز می تواند سيليكون با خلوص مورد نظر را توليد كند. دكتر بيكر می گويد: «ما به حدود نه تا از اين دستگاه ها نياز داريم. » تجهيزات غنی سازی اورانيم يكی از مكان هايی است كه می توان از اين گونه دستگاه ها استفاده كرد. دكتر بيكر در ادامه می گويد: «قرار است از چهار تا از اين دستگاه ها استفاده كنيم. » و بدين ترتيب می توان سيليكون 28 را با خلوص 99/99 درصد توليد كرد. پيش از اين يك بلور آزمايشی ساخته شده بود. دكتر آرنولد نيكلاس يكی ديگر از دانشمندان آزمايشگاه استانداردهای آلمان مسئوليت تحقيق در مورد اينكه آيا اين كره واقعا گرد است يا خير را برعهده داشت. وی حدود نيم ميليون مكان مختلف از اين كريستال را اندازه گرفت تا شكل آن را مشخص كند. اين كره شايد گردترين چيزی باشد كه بشر تاكنون ساخته است. دكتر نيكلاس می گويد: «اگر كره زمين هم همين قدر گرد بود، آن وقت كوه اورست فقط چهار متر ارتفاع داشت. » يكی از مشخصات جالب اين كره واقعا صاف اين است كه راهی برای تشخيص چرخش يا سكون آن وجود ندارد. مگر آنكه لكه كوچكی را روی سطح آن ايجاد كنيم تا چشم بتواند مسير حركت آن را رديابی كند. دانشمندان ايالات متحده، انگلستان، فرانسه و سوئيس مدعی هستند كه محاسبه تعداد دقيق اتم های سيليكون موجود در كريستال با استفاده از فناوری امروز از دقت كافی برخوردار نيست و به همين دليل آنها سرگرم ابداع روشی برای محاسبه كيلوگرم با استفاده از ولتاژ هستند.
دكتر ريچارد اشتاينر، يكی از دانشمندان، انستيتو استانداردها و فناوری واشنگتن، كه سرپرست يك طرح بين المللی برای ساخت ترازوی وات است، در اين زمينه می گويد: «اندازه گيری انرژی آسان تر از شمارش اتم هاست. » وی طی هفته گذشته گزارشاتی ارائه داد مبنی بر اينكه داده هايی كه به دست آورده اند دقيقا همان چيزی است كه به آن نياز دارند. وی می گويد: «خطايی كه در محاسبات ما وجود دارد بسيار ناچيز است. » چرا كه خطای آنان حدود 10 قسمت در ده ميليون است. ايده ترازوی وات بر مبنای اندازه گيری نيروی الكترومغناطيسی مورد نياز برای برقراری تعادل با يك كيلوگرم استاندارد است. از آنجايی كه ميدان گرانشی مكانی كه آزمايش در آن انجام می گيرد با دقت زياد مشخص شده است، جرم مورد نظر را می توان به قدرت الكترومغناطيسی مربوط ساخت. (اندازه گيری ميدان مغناطيسی بسيار پيچيده است و به اطلاعات زيادی از جمله تغييرات هر روزه نيروی جاذبه نياز دارد. ) بنابراين تعريف كيلوگرم بايد براساس اندازه گيری آن نيرو يا برحسب چيز ديگری كه از آن كميت اخذ شده است، مثلا جرم يك الكترون تعريف شود. اين آزمايش ها در واشنگتن در حال پيگيری است، اما علی رغم پيچيدگی آنها و مسير پرپيچ وخم محاسبات جرم، دكتر اشتاينر می گويد وی مطمئن است كه گروه وی به زودی خواهد توانست اطلاعات مجاب كننده را ارائه دهد. وی می گويد: «خلاصه بگويم، فكر می كنم ما برنده ايم. » دكتر ديويس كه عضو گروهی است كه تصميم گيری نهايی سرنوشت كيلوگرم را بر عهده دارند می گويد، وی هنوز هم از سرنوشت اين طرح مطمئن نيست.
بسياری از دانشمندان بر اين عقيده اند كه بهترين روش برای تعريف كيلوگرم شمارش تعداد كلی اتم های يك عنصر خاص است. طرحی نيز در دست اجراست كه در آن تعداد اتم های طلا شمارش می شود. اما تعداد بسيار زياد اتم های موجود در يك كيلوگرم، عددی تقريبا 25 رقمی، باعث می شود انجام اين كار را در آينده نزديك غيرممكن جلوه دهد. وی مايل است ديدگاه خود را وارد دنيای اندازه گيری های بسيار دقيق كند. او می گويد: «بسيار عالی خواهد بود اگر دو روش آزمايش متفاوت داشته باشيم كه يكديگر را تاييد كنند. »
Newyork Times, 27 May 2003 | 
