วันนี้ (16 พ.ย.61) ตัวแทนของบรรดานักวิทยาศาสตร์จากทั้งหมด 57 ประเทศ จะเดินทางมารวมประชุมที่เมืองแวร์ซาย ของฝรั่งเศส เพื่อทำการโหวต ว่าจะเปลี่ยนความหมายของมวลน้ำหนักกิโลกรัม และหน่วยวัดพื้นฐานอีก 3 หน่วยในระบบ SI อันได้แก่  โมล แอมแปร์ และเคลวิน หรือไม่  หากมีการโหวดเห็นด้วย ก็จะกำหนดให้หน่วยวัดพื้นฐาน SI ใช้วิธีอ้างอิงตามนิยามใหม่ และจะมีการประกาศใช้อย่างเป็นทางการในวันที่ 20 พฤศภาคม ปี หน้า (2019) เพื่อให้ค่ามาตรฐานต่างๆมีความถูกต้องแม่นยำ และมีความละเอียดมากพอที่จะรองรับวิทยาการต่างๆที่จะเกิดขึ้นต่อไป

หน่วย SI อื่นๆนอกเหนือจากหน่วยวัดพื้นฐานทั้ง 4 นี้ก็ไจะด้รับการนิยามขึ้นใหม่เช่นกัน หลักๆคือจะไม่นำไปผูกติดกับวัตถุสิ่งของใดๆเนื่องจากสิ่งที่จับต้องได้ที่ย่อมเสื่อมสภาพลงได้ตามกาลเวลา แต่จะใช้การอ้างอิงไปที่ตัวเลขคงที่ทางฟิสิกส์อื่นๆแทน

เป็นเวลานานถึง 129 ปี  ที่โลกเราอ้างอิงน้ำหนัก 1 กิโลกลัม กับก้อนน้ำหนักมาตรฐาน “เลอกรองกา” (Le Grand K) โดยก้อนน้ำหนักมาตรฐานโลกนี้ถูกเก็บรักษาไว้ในห้องนิรภัยของสำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (BIPM) ชานกรุงปารีสของฝรั่งเศส เพื่อใช้เป็นหลักในการเปรียบเทียบอ้างอิงในด้านน้ำหนักไปสู่นานาประเทศทั่วโลก

ก้อนน้ำหนักมาตรฐาน “เลอกรองกา” ถูกจัดวางไว้ภายในครอบแก้วหลายชั้น และจะมีการนำออกมาทำความสะอาดเป็นระยะ เพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนที่เกิดจากการทำปฏิริยากับอากาศและสะสมอยู่บนผิวของโลหะ เพื่อน้ำหนักของ “เลอกรองกา”  มีความเที่ยงตรงเท่าเดิม

ในการทำความสะอาด “เลอกรองกา” นั้น เจ้าหน้าที่ผู้รับผิชอบจะใช้หนังชามัวส์ชุบแอลกอฮอล์และอีเทอร์เช็ดที่ผิวของก้อนน้ำหนักก่อน จากนั้นจึงนำไปล้างด้วยไอน้ำ ซึ่งไอน้ำนี้เกิดมาจากน้ำที่กลั่นซ้ำถึงสองรอบเพื่อไม่ให้มีสิ่งเจือป่น  แต่อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการตรวจสอบโดยละเอียด ก็ตรวจพบว่า หลังผ่านไป 100 ปี ก้อนน้ำหนักมาตราฐานโลกก้อนนี้ได้สูญเสียน้ำหนักไปประมาณ 50 ไมโครกรัม ซึ่งถึงแม้จะเป็นตัวเลขน้อยนิด แต่ก็ถือว่าไม่มาตรฐานอยู่ดี และยังมีความกังวลขึ้นมาอีกหว่า หากวันใดมีการก่อวินาศกรรมสถานที่เก็บรักษา  “เลอกรองกา” ขึ้นมา โลกของเราคงปั่นป่วนไม่น้อย เมื่อก้อนน้ำหนักที่ใช้สอบทานเปรียบเทียบระดับนานาชาติก้อนนี้ถูกทำลายไป

การประชุม General Conference on Weights and Measures วันนี้ ก็เพื่อหาทางปรับปรุงนิยามของน้ำหนัก 1 กิโลกรัมเสียใหม่ โดยให้อ้างอิงกับตัวเลขค่าคงที่ทางฟิสิกส์แทนการอ้างอิงวัตถุที่จับต้องได้ เพื่อให้มาตรฐานนี้คงอยู่ไม่เสื่อมถอยไปตามกาบเวลา ไม่ต้องมีภาระคอยดูแล

ตัวเลขค่าคงที่ทางฟิสิกส์ที่เลือกมาแทนก้อนน้ำหนัก “เลอกรองกา”  นั้นก็คือ “ค่าคงที่ของพลังค์” (Planck’s constant) โดยสร้างระบบสอบเทียบน้ำหนัก 1 กิโลกรัมผ่านทาง “ตาชั่งคิบเบิล” (Kibble Balance) ซึ่งก็คือตาชั่งแบบเปรียบเทียบที่เราคุ้นเคยที่พัฒนาขึ้นมาตั้งแต่ปี 1975 โดย ดร.ไบรอัน คิบเบิล นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ด้านหนึ่งของตาชั่งเป็นก้อนน้ำหนักใดๆที่นำมาทดสอบ อีกด้านหนึ่งแทนที่จะเป็นก้อนน้ำหนักมาตราฐาน 1 กิโลกรัมคตามแบบเดิม ก็เปลี่ยนมาใช้แรงดึงดูดจากแม่เหล็กไฟฟ้าในค่า  6.626,070,15 × 10−34 m−2s แทน เมื่อชั่งให้เท่ากันได้ ก้อนน้ำหนักที่นำมาทดสอบก็จะหนัก 1 กิโลกรัมตามาตรฐานอย่างแม่นยำ

นอกจากน้ำหนัก 1 กิโลกรัมแล้ว หน่วยวัดพื้นฐานอีก 3 หน่วยในระบบ SI ที่จะเปลี่ยนนิยามคือ

  • หน่วยวัดปริมาณของสสารเป็นโมล (Mole) โดย 1 โมลจะเท่ากับค่าคงที่อาโวกาโดร (Avogadro constant) ซึ่งเป็นจำนวนอะตอมของธาตุคาร์บอน-12 จำนวน 12 กรัม หรือ (6.022140857±0.000000074) ×1023
  • หน่วยวัดกระแสไฟฟ้าเป็นแอมแปร์ (Ampere) โดย 1 แอมแปร์เท่ากับค่าคงตัวของประจุอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ 1/1.602 176 634×10−19
  • หน่วยวัดอุณหภูมิเป็นเคลวิน (Kelvin) โดย 1 เคลวินเท่ากับความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานระดับอนุภาคกับอุณหภูมิ ซึ่งอ้างอิงกับค่าคงที่บอลต์ซมานน์ (Boltzmann constant) หรือ 1.380 649 × 10−23 จูล

หน่วยวัดพื้นฐานอื่นในระบบ SI ที่จะเปลี่ยนนิยามเพิ่มเติมคือ

  • หน่วยวัดระยะเวลาเป็นวินาที (Second) โดย 1 วินาทีเท่ากับเวลาที่อะตอมของธาตุซีเซียมสลายตัวอย่างละเอียด หรือเกิดการสั่น 9,192,631,770 ครั้ง
  • หน่วยวัดระยะทางเป็นเมตร (Metre) อ้างอิงกับความเร็วแสง โดย 1 เมตรเท่ากับระยะทางที่แสงเดินทางในสุญญากาศ ภายใน 1/299,792,458 วินาที
  • หน่วยวัดความเข้มของการส่องสว่างเป็นแรงเทียนหรือแคนเดลา (Candela) โดย 1 แคนเดลาเท่ากับค่าประสิทธิผลการส่องสว่าง (Luminous efficacy ) ของการแผ่รังสีความยาวคลื่นเดียวด้วยความถี่ 540 × 1012 Hz และความเข้ม of 1/683 วัตต์ต่อสเตอเรเดียน

ชีวิตประจำวันเราก็ดำเนินต่อไป ไม่ต้องไปกังวลว่าเวลาซื้อของแล้วน้ำหนัก 1 กิโลกรัมจะเปลี่ยนไปไหม เพราะจริงๆไม่มีอะไรเปลี่ยน ไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับเรา แค่ว่าน้ำหนัก  1 กิโลกรัม จะหนักเท่านี้ไปตลอดชั่วลูกชั่วหลาน ก็แค่นั้นเอง

อ้างอิง www.theverge.com
เรียบเรียงโดย @MrVop