Kilogram Kita Kini Sudah Berubah

Sejarah telah tercipta apabila 26th General Conference of Weights and Measures yang berlangsung selama 3 hari di Versailles, Perancis,  bersetuju untuk mendefinisikan semula unit kilogram.

Sebanyak 50 lebih negara telah mengundi bersetuju untuk mengubah definisi kilogram daripada merujuk kepada silinder prototaip yang disimpan di Perancis, kepada rujukan terbaharu menggunakan terma arus elektrik.

Cadangan untuk mengubah definisi kilogram ini sebenarnya telah berlaku agak lama, namun akhirnya disepakati untuk diubah secara rasmi pada 16 November 2018. Perubahan tersebut dijangka akan berkuatkuasa pada 20 Mei 2019.

Walaubagaimanapun, perubahan definisi kilogram ini hakikatnya tidak akan memberi kesan yang besar kepada kebanyakan orang. Berat timbangan mereka masih akan kekal (harapnya kekal sihat lah ya) dan tidak akan secara tiba – tiba berlaku rombakan besar – besaran di pasar raya.

Jadi kenapa perubahan ini dibuat?

Mencari Sistem Rujukan Unit Ukuran Terbaik

Perubahan definisi rujukan untuk unit ukuran jisim ini adalah satu pencapaian besar komuniti saintifik, di samping mempunyai impak falsafahnya yang tersendiri.

Untuk membuat sesuatu ukuran, sebagai contoh ukuran panjang, kita memerlukan satu rujukan.

Misalnya, dahulu kita mengukur panjang menggunakan jengkal dan depa. Masalah dengan sistem ukuran ini adalah ia tidak konsisten dan tidak seragam. Jengkal dan depa setiap orang berlainan, malah berubah pula  dengan umur seseorang.

Rujukan untuk unit ukuran yang terbaik mestilah sesuatu yang sama dan seragam untuk semua orang, dan tak berubah.

Pada zaman moden, hampir satu dunia menggunakan unit ukuran meter. Untuk mengukur tinggi siling rumah, kita menggunakan pembaris meter. Namun dari mana panjang satu pembaris meter itu datang? Apa rujukannya?

Sebenarnya, konsep 1 meter yang kita gunakan sehari – hari ini merujuk kepada kelajuan cahaya. Lebih tepat, 1 meter adalah “panjang yang dilalui cahaya melalui vakum dalam tempoh 1/299,792,458 saat”.

Sebelum itu, meter didefinisikan berdasarkan jarak sepanjang permukaan Bumi dari Kutub Utara hingga Khatulistiwa. Namun saintis kemudian menukar kepada rujukan yang lebih baik, iaitu kelajuan cahaya.

Hal ini kerana kelajuan cahaya merupakan salah satu daripada malar alam semesta yang tetap, seragam untuk semua orang dan tidak akan berubah. Ia adalah rujukan unit ukuran yang terbaik yang dicari – cari saintis. Ia bukan berasaskan bahan fizikal yang akan berubah dan musnah, sebaliknya formula fizik yang lebih ‘kekal’.

Kini, unit – unit asas, S.I unit semua menggunakan formula fizik sebagai definisi mereka. Panjang, masa, arus elektrik, suhu, jumlah partikel, intensiti cahaya …

Semua, kecuali unit jisim, kilogram.

Masalah Definisi Kilogram Lama

Selama ratusan tahun, kilogram dirujuk kepada satu prototaip silinder platinum – iridium antarabangsa yang disimpan di Paris.

Berbeza dengan unit S.I lain yang didefinisikan berdasarkan formula fizik yang tidak akan dicemari habuk dan tidak akan mengalami kecacatan fizikal, kilogram menyandarkan maksud dirinya kepada satu entiti fizikal.

Prototaip silinder tersebut, yang dipanggil Le Grand K, adalah manifestasi 1 kilogram yang mutlak. Segala rujukan kilogram di serata dunia adalah merujuk kepada dirinya.

Masalahnya, ini bermakna, jika silinder tersebut berubah dan hilang berat, ia masih 1 kilogram, secara definisinya. Bermakna, konsep 1 kilogram yang digunakan di seluruh dunia juga akan berubah dengan berubahnya silinder tersebut. Itu belum lagi risiko jika silinder itu hilang atau dicuri. Itu sebabnya ia dikunci rapi dalam peti besi.

Malangnya, itulah yang berlaku kepada Le Grand K. Setelah ratusan tahun, ia mengalami perubahan jisim. Perbandingan silinder tersebut dengan prototaip salinannya juga menunjukkan perbezaan setelah bertahun – tahun.

Walaupun perubahannya kecil, namun ia boleh mengakibatkan kesan yang besar kepada dunia saintifik yang sangat sensitif. Dalam masa 100 tahun lagi, Le Grand K mungkin tidak lagi boleh digunakan.

Kilogram yang Baru

Definisi kilogram yang baru adalah seperti berikut:

The kilogram, symbol kg, is the SI unit of mass. It is defined by taking the fixed numerical value of the Planck constant h to be 6.626 070 15 × 10^-34 when expressed in the unit J s, which is equal to kg m² s ^-1 , where the meter and the second are defined in terms of c and ??Cs.

Oh … wow?

Definisi ini lebih sukar diterangkan berbanding ‘bongkah logam di Perancis’, namun secara ringkasnya, ia menggunakan pemalar Planck dan berat arus elektrik menggunakan penimbang Kibble yang disimpan di National Institute of Standards and Technology (NIST).

Maka kini, satu lagi unit asas ukuran telah disandarkan maknanya kepada malar alam semesta. Hal ini sebenarnya agak membebaskan , kerana kita tidak lagi memerlukan kerajaan Perancis untuk menetapkan apa itu kilogram. Kilogram kini tidak lagi bakal ditetapkan oleh artifak buatan manusia, tapi fizik fundamental alam semesta ciptaan Tuhan.