ถึงเวลานิยาม “กิโลกรัม” ใหม่ ไม่ใช่น้ำหนักโลหะอ้างอิง

นักวิทยาศาสตร์กำลังเข้าใกล้การนิยามความหมายใหม่ของ “กิโล” หลังพวกเขาพบว่า น้ำหนักของโลหะประดิษฐ์ ที่ใช้เป็นตัวอ้างอิงกิโลกรัมระดับสากลหายไป

แม้ว่ายังไม่ใช่ตอนนี้ ที่นักวิทยาศาสตร์จะจำกัดนิยามใหม่ให้ “กิโลกรัม” โดยไม่ใช้วัตถุอ้างอิง แต่ถ้าหากทำสำเร็จสำนักข่าวเอเอฟพีระบุว่า จะนำไปสู่การยุติการใช้วัตถุที่ผลิตขึ้นมาเพื่อใช้เป็นหน่วยพื้นฐานสำหรับการชั่งในหน่วยดังกล่าว

ตอนนี้มาตรฐานสากลสำหรับ “กิโลกรัม” เทียบเท่ากับน้ำหนักประมาณ 2.2 ปอนด์ โดยกำหนดมาตรฐานจากก้อนโลหะที่เก็บไว้ในบรรจุภัณฑ์ที่ล็อกและใส่กุญแจสามชั้น และเก็บรักษาไว้ในฝรั่งเศสมาตั้งแต่ปี 1889

หากแต่นักวิทยาศาสตร์กำลังเป็นกังวลต่อแพลตตินัมและเออริเดียมทรงกระบอก ซึ่งเก็บไว้ในสำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (International Bureau of Weights and Measures; BIPM) ซึ่งอยู่ในเมืองแซฟวร์ (Sevres) ทางตอนใต้ของกรุงปารีส ฝรั่งเศส หลังพบว่าก้อนโลหะสำหรับใช้อ้างอิงน้ำหนักมาตรฐานดังกล่าว สูญเสียน้ำหนักไปเล็กน้อยโดยไม่ทราบสาเหตุ

ทั้งนี้ ผู้เชี่ยวชาญจากสำนักชั่งตวงวัดระหว่างประเทศได้ออกมาเปิดเผยตั้งแต่ปี 2007 ว่า น้ำหนักของก้อนโลหะที่ใช้อ้างอิงมาตรฐานนั้นหายไป 50 ไมโครกรัม ซึ่งเทียบเท่ากับกับน้ำหนักของทรายเม็ดเล็กๆ

ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาวิธีจำกัดนิยามของกิโลกรัมใหม่ โดยไม่ใช้วัตถุทางกายภาพ และจะกลายเป็นหน่วยวัดถัดไปของระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ (International System of Units: SI) หรือระบบเอสไอที่ไม่ใช้วัตถุอ้างอิง โดยปัจจุบันมีอยู่แล้ว 6 หน่วยวัดคือ เมตร (metre) วินาที (second) แอมแปร์ (ampere) เคลวิน (kelvin) โมล (mole) และแคนเดลา (candela)

การทดลองเพื่อหานิยามใหม่ให้แก่กิโลกรัมนี้ พุ่งความสนใจไปที่การสร้างความเชื่อมโยงระหว่างมวลและค่าคงที่พลังก์ (Planck constant) ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของการวัดในควอนตัมฟิสิกส์

ไมเคิล สต็อค (Michael Stock) นักวิทยาศาสตร์จากสำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ ผู้รับหน้าที่ในการถกถึงการเปลี่ยนแปลงครั้งนี้ กล่าวว่าก้อนโลหะที่เป็น “ต้นแบบสากล” นั้นกำลังจะถึงวาระสุดท้ายของการใช้ประโยชน์แล้ว

“การวัดหลายครั้ง ช่วยให้ได้ความแม่นยำมากขึ้นๆ และการวัดที่แม่นยำก็ต้องการหน่วยวัดที่ได้รับการนิยามเป็นอย่างดีเพื่อให้ไดผลลัพธ์ที่ชัดเจน และการทดลองของเรากำลังเดินไปข้างหน้า อย่างไรก็ดี เร็วๆ นี้การจำกัดนิยามใหม่ของกิโลกรัมใกล้จะเป็นผลสำเร็จ” สต็อคให้ความเห็น

* ในเชิงฟิสิกส์ "มวล" (mass) และ "น้ำหนัก" (weight) มีความหมายต่างกัน
สำหรับ "มวล" นั้นเป็นสมบัติภายในของวัตถุและมีค่าคงที่ แต่ "น้ำหนัก" นั้นเป็นแรงโน้มถ่วงที่ดึงดูดวัตถุ และน้ำหนักของวัตถุจะแปรเปลี่ยนไปตามตำแหน่งของวัตถุนั้น ที่เห็นชัดเจนคือน้ำหนักของเราบนโลกกับบนดวงจันทร์ที่มีแรงโน้มถ่วงต่างกันนั้นไม่เท่ากัน โดยบนดวงจันทร์ที่มีมวลน้อยกว่าและมีรัศมีน้อยกว่าโลกนั้นทำให้วัตถุบนดวงจันทร์มีมวลน้อยกว่าบนโลก 6 เท่า หรือการชั่งน้ำหนักบนโลกที่ขั้วโลกเหนือก็ได้น้ำหนักแตกต่างจากชั่งที่เส้นศูนย์สูตรเล้กน้อย เพราะรัศมีที่ขั้วโลกนั้นน้อยกว่าที่เส้นศูนย์สูตรเล็กน้อย (อ้างอิงสารานุกรม Britannica)