Vì sao một kilôgam không còn phụ thuộc một quả cân mẫu?

Khoa học tự nhiên 6 – phần Vật lý • Khám phá mở rộng

Từ ngày 20/5/2019, kilôgam được định nghĩa dựa trên giá trị cố định của hằng số Planck, thay vì dựa vào một quả cân mẫu duy nhất. Một gói hàng ghi 1 kg vẫn có cùng ý nghĩa trong đời sống; điều thay đổi là nền tảng dùng để xác lập đơn vị ấy. [1]

Bất tiện của một “quả cân gốc”

Nếu chuẩn khối lượng phụ thuộc một vật thật, việc bám chuẩn đòi hỏi bảo quản vật ấy và so sánh các bản sao với nó. Bụi bẩn, cách làm sạch hoặc những thay đổi rất nhỏ của vật đều là vấn đề với đo lường chính xác. Mong muốn của các nhà đo lường là có chuẩn có thể tái tạo từ các tính chất tự nhiên, thay vì phải giữ một vật hoàn hảo mãi mãi.

Hằng số Planck là một đại lượng nền tảng của vật lý lượng tử. Ở mức khám phá lớp 6, không cần học các phép tính lượng tử để hiểu mục đích: thống nhất đơn vị khối lượng bằng một tham chiếu tự nhiên ổn định.

Vì sao câu chuyện lại liên quan điện và nam châm?

Một cách hiện thực hóa chuẩn mới là cân Kibble. Dụng cụ này so sánh tác dụng của trọng lượng với lực điện từ, đồng thời dùng một chế độ đo chuyển động để xác định mối liên hệ cần thiết. Các phép đo điện và chuyển động liên kết chuẩn khối lượng với hằng số Planck. [2]

Đó không phải việc đặt một “hạt Planck” lên đĩa cân. Hằng số là thành phần trong quan hệ vật lý; thiết bị giúp chuyển quan hệ ấy thành phép đo thực tế.

Cân bếp có phải thay mới không?

Không. Thay đổi định nghĩa được thiết kế để giữ tính liên tục của đơn vị. Em vẫn chọn cân phù hợp, đặt cân đúng cách và đọc kết quả như trước. Khi một cân bị lệch điểm không, định nghĩa mới cũng không tự sửa cân ấy.

Hãy hình dung một cửa hàng có cùng đơn vị tiền với nơi khác nhưng máy tính của cửa hàng bị nhập sai số: quy ước chung và thao tác thực tế là hai việc khác nhau. Với khối lượng cũng vậy, định nghĩa chung rất chính xác, còn phép đo vẫn cần dụng cụ đáng tin và việc hiệu chuẩn.

Câu chuyện kilôgam cho thấy vật lý không chỉ nghiên cứu những vật xa lạ: nó còn tạo cơ sở để hàng hóa, phòng thí nghiệm và kỹ thuật có thể so sánh các kết quả cân.

Kết nối với bài học

Bài học nền tảng: Đo khối lượng.

Đọc thêm: Khối lượng là gì và đo bằng đơn vị nào.

Chương trình Khoa học tự nhiên 6 – phần Vật lý · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.