هل كيلو الشاي له نفس وزن كيلو الحديد حقًا؟.. العلماء يعيدون تعريف "الكيلوجرام"

في غرفة خاصة، داخل المكتب الدولي للأوزان والقياسات في مدينة سيفر، غرب العاصمة الفرنسية باريس، تغلف ثلاثة أوعية زجاجية شفافة ما يعرف بـ"النموذج الدولي للكيلوجرام"، وهي قطعة معدنية أسطوانية الشكل مصنوعة من البلاتين والإيريديوم، والتي اعتبرت منذ عام 1889 المعيار الرسمي لوحدة الوزن "كيلوجرام".

اعتدنا دائمًا سماع السؤال المخادع "هل كيلو الشاي أثقل أم كيلو الحديد؟"، ونظرًا لشيوع عبارة أخرى تقول "الكيلو هو الكيلو"، فإن الإجابة المثلى دائمًا ما تكون "كلاهما له نفس الثقل" باعتبار أن وحدة الوزن التي خضعا لها واحدة.

لكن ماذا إن لم تكن وحدة الوزن التي خضعنا لها واحدة فعلًا، أي أنها ليست ثابتة من مكان لمكان ومن وقت لآخر، هذا لأن العلماء المهتمون برعاية مسائل الوزن والقياس يعتقدون أن النموذج الدولي الذي يوجد منه نسخة مختلفة في دول العالم، يتغير وزنه نسبيًا بمرور الوقت.

الآن وبعد 130 عامًا من إقراره معيارًا عالميًا، يريد العلماء وخبراء الأوزان والقياسات تعديل هذا المعيار لضمان دقته وثباته في القياس، وقرر المختصون بالفعل إعادة تعريف وحدة "الكيلوجرام" للوزن بقيمة أساسية صغيرة غير قابلة للتغيير تعرف بـ"ثابت بلانك".

لماذا التعديل؟

- في نوفمبر عام 2018، اجتمع العلماء من ممثلي الدول الأعضاء في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس في فرساي الفرنسية، وصوتوا لصالح التغيير الذي اعتمد على مفهوم "ثابت بلانك" في تعريف قيمة وحدة الوزن.

- رغم الاحتفاظ به داخل غرفة يمكن التحكم بمناخها، فإن نموذج القياس المعياري العالمي، ظل عرضة للتغير بسبب الملوثات والشوائب الدقيقة في الهواء، فتعرض هذه القطعة المعدنية للعوامل المؤثرة على مدار قرن وربع القرن يثير الشك حول دقتها.

- يقول العلماء، إن النموذج الدولي للكيلوجرام كان عرضة لنقصان وازدياد الوزن بمرور الوقت، لأنه عند حفظه، يلتقط البلاتين ملوثات من الهواء تجعل الأسطوانة أثقل نسبيًا، وبطبيعة الحال تفقد بعضًا من وزنها (ميكروجرامات) بعد عملية التنظيف والتخلص من الشوائب.

- وفقًا لـ"يورو نيوز"، فإن العلماء لدى مكتب الأوزان والمقاييس في سيفر، وجدوا أن النموذج الدولي للكيلوجرام فقد حوالي 50 ميكروجرامًا بالفعل من وزنه منذ تم اعتماده كمعيار للوزن.

- رغم أن هذا الفرق (50 ميكروجرامًا) ليس بالكبير في نظر الكثيرين، لكنه مهمًا للغاية بالنسبة للباحثين الذين يستخدمون كميات ضئيلة من المواد مثل المركبات الكيماوية والمشعة والأدوية، وغيرها من المواد التي تتطلب دقة النانو.

ما أثر  ذلك؟

- كل شيء يتم تصنيعه أو وزنه حول العالم بدءًا من موازين الطعام في المطابخ وحتى أوزان الأثقال في صالات الرياضة حول العالم، كانت تخضع للنموذج العالمي للكيلوجرام، الذي احتُفظ به في قبو تابع للمكتب الدولي للأوزان والقياسات.

- دخل قرار العلماء بتعديل التعريف إلى حيز التنفيذ في العشرين مايو، الذي يصادف "يوم المقاييس العالمي"، ويعمتد كما ذكرنا على "ثابت بلانك"، وهو ثابت فيزيائي يستخدم في وصف الكوانتا (أصغر قدر من الطاقة) ويعرف بطبيعته المستقرة.

- تقول "سي إن إن" إن قيمة الكيلوجرام لن تتغير، لكن إعادة تعريفها باستخدام الثابت ستجعلها أكثر موثوقية، وتجعل قياسات الكتلة أكثر دقة في المستقبل، فيما يقلل خبراء من أثر ذلك على أغلب الناس، ويشيرون إلى أنه سينعكس فقط على التطبيقات العلمية.

- يصف "ثابت بلانك" سلوك الجزيئات على مقياس ذري ويعتمد على ثلاث وحدات، هي المتر والكيلوجرام والثانية، ونظرًا لأن الثانية والمتر يتم قياسهما وتحديدهما بواسطة سرعة الضوء، فيمكن استخدامهما مع الثابت لتحديد الكيلوجرام.

- يقول "لان روبنسون" الزميل لدى مختبر الفيزياء الوطني في بريطانيا: باستخدام هذا الثابت العالمي الطبيعي لتحديد الكيلوجرام، فإننا نمكّن العالم بأسره من المساهمة في الوصول لأعلى مستوى دقة من قياس الكتلة، ونمهد الطريق أمام الابتكارات المستقبلية، نحن نبني قاعدة مستقرة لمستقبل العلوم والصناعة.