ما الذي يحدد الكيلوجرام؟

تُعرَّف الكتلة بأنها مقدار ما يحتويه الجسم من مادة، وتُعبِّرعن البنية الأساسية المكونة له، فهي قيمة غير متغيرة أساسية تُستخدم لوصف القيم الميكانيكية للأشياء. وحدتها في الجملة الدولية (SI) هي الكيلوجرام (1).

لكن ما هو الكيلوجرام وكيف تغيرت طريقة قياسه مع مرور الزمن؟

مع قيام الثورة الفرنسية، تبنت الجمهورية الفرنسية الجديدة النظام المتري، وكان أحد التغييرات التي حصلت هو استبدال وحدة القياس السابقة للكتلة بأخرى جديدة تدعى الجرام (Gram)، الذي يُقدر بكتلة واحد سنتيمتر مكعب من الماء عند درجة حرارة 4 مئوية.

يعد الجرام مقدارًا صغيرًا فلم يكن صالحا للاستخدام التجاري، ولذلك اختيرت بدلًا منه وحدة أكبر ألف مرة تدعى "الكيلوجرام".

وفي عام 1799 تُبني معيار جديد للكتلة بدلًا من الماء مصنوع من البلوتونيوم، وبقي هذا الكيلوجرام من البلوتونيوم لما يقارب مئة عام مُستخدمًا في فرنسا.

على الرغم من ذلك، بقيت هناك مشكلة في قياس الكتلة، بسبب استخدام كل دولة معيارًا خاصًّا بها للكتلة؛ مما أدى إلى حدوث اختلافات في القياسات بين الدول.

 في عام 1875، وقَّعت 17 دولة مختلفة على اتفاقية لإنشاء نماذج دولية جديدة للطول والكتلة تُدعى ب"اتفاقية المتر"، بناءً على ذلك صُنع نموذج معياري جديد للكتلة من البلاتينيوم والإيريديوم (90% بلاتينيوم - 10% إيريديوم)، وسمي بالنموذج الدولي للكيلوجرام (2).

وفي حين أعيد تعريف جميع الوحدات الأساسية الأخرى للنظام الدولي للوحدات (SI) على مر السنين بناءً على الثوابت الأساسية للطبيعة أو الخصائص الذرية، فقد ظل الكيلوجرام منذ أواخر القرن التاسع عشر هو الوحيد الذي يعتمد على وحدة من صنع الإنسان (3).

في مايو 2019 أُعطي الكيلوجرام تعريفًا أكثر دقة من السابق، إذ اتفق العلماء على إعادة تعريف الكيلوجرام بالاعتماد على ثابت بلانك (ثابت يحدد مقدار كمات الطاقة المتبادلة في ميكانيكا الكم وتبلغ قيمته:

6.62607015  × 10-34 (4).

كما يُعبَّرعن ثابت بلانك بوحدات دولية مثل (الكيلوجرام و المتر والثانية kg⋅m2/s)، هذه الواحدات (المتر والثانية) أُعيدت صياغة تعريفها بواسطة ثوابت طبيعية، لذلك أمكننا الحصول على تعريف الكيلوجرام دون الاعتماد على الكتلة المرجعية من معدن كما كان يُفعل سابقًا (3).  

المصادر: