Kilogram Kavramının Tanımı Değiştirildi

Kilogramın uluslararası tanımı, bugün (16 Kasım 2018) değiştirildi. Bu durum, kullandığımız tartılarda veya ölçeklerde bir değişikliğe yol açmayacak. Dolayısıyla tartıda daha az veya çok kilolu çıkmanız gibi bir konudan bahsetmiyoruz. Ancak bilimsel olarak ciddiye alınması elzem, atomik boyutlarda bir değişiklik söz konusu ve bunun, kilogramın evrensel bir sabite endekslenerek giderilmesi amaçlanıyor.

Daha önce hiç merak ettiniz mi, Kilogram nedir? Yani ölçü birimi olan ve tartıya çıktığımızda bize bir değer belirten bu kavram, aslında nereden gelir? İlk defa “Kilogram” olarak baz alınan şey neydi ve hangi miktardaki kütleye Kilogram denildi? Biraz bunlardan bahsedelim, sonra neyi değiştirip neye endeksliyorlar, ona bakalım.

Kilogram” kavramı; “bin” anlamına gelen Yunanca “kili” ve “küçük ağırlık” anlamına gelen Latince “gramma” terimlerinin birleştirilmesinden gelmektedir.

Uluslararası Birimler Sistemi’nde (International System of Units, SI) kütlenin temel birimi olan Kilogram (Kg); Uluslararası Kilogram Prototipi’nin (International Prototype of the Kilogram, IPK) kütlesine eşittir. Yani bizim bildiğimiz anlamda, ilk defa “bu, bir kilogram olsun” denilen ağırlık; Uluslararası Kilogram Prototipi’nden başka bir şey değil. Yabancı kaynaklarda bu prototipin “Le Grand K” veya “Big K” şeklinde isimlendirmeleri de mevcuttur.

Bu prototip de, Fransa’da Paris şehrinin Sevr komününde bulunan Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu’na ait Breteuil Köşkü’nde, üç farklı kilidi ve anahtarı olan bir kasada korunmaktadır. Aynı yerde prototipin orjinali ile altı eş kopyası daha bulunur. Dünyadaki tüm ülkeler, bu prototipten kopyalar almış ve ağırlık ölçümü sistemlerini, o kopyaları baz alarak hazırlamışlardır. Örneğin Türkiye’nin ulusal kilogram prototipinin numarası 54‘tür ve TÜBİTAK Gebze Yerleşkesi’nde yer alan, Ulusal Metroloji Enstitüsü’nde tutulmaktadır. Prototip ve ülkelere dağıtılan kopyalar, yaklaşık kırk yılda bir periyodik olarak yeniden karşılaştırılan kopyaların takip edilebilirliği ve eşitlikleri denetlenmektedir. Bugüne kadar 1889, 1948 ve 1989 yıllarında bu karşılaştırmalar yapılmıştır.

Kilogramın ilk tespit edilişi ise 1795’lere dayanıyor. O tarihte kilogramın 1000’de 1’i olan gram; 1 santimetreküp suyun, buzun erime noktası sıcaklığındaki kütlesi şeklinde geçici olarak tanımlanmıştı. Bu geçici tanımın ardından 1799’da daha sonra bugün bildiğimiz kilogram prototipine kaynaklık edecek olan temel prototip üretilmiştir. 1799’da yapılan bu kilogram prototipinin kütlesi, 1 desimetreküp (litre) suyun atmosfer basıncı altında ve en yüksek yoğunluğa ulaştığı sıcaklıktaki (ortalama 4 °C) kütlesine eşit kabul edilmiştir. 1875 yılına gelindiğinde, Türkiye’nin de aralarında bulunduğu devletlerce imzalanan Metre Sözleşmesi, metrik sistemin standartlara bağlanmasını kabul etmiş ve bugün bildiğimiz Kilogram Prototipi’ne öncülük yapmıştır.

1879’da Johnson Matthey firması tarafından hazırlanan üç ayrı silindirden bir tanesi, yukarıda anlatmış olduğumuz ve bugün halen Breteuil Köşkü’nde korunmakta olan Kilogram Prototipi’dir. Bu prototip kütlesel olarak %90 Platinyum ve %10 İridyum’dan oluşuyor. 1889’a gelindiğinde ise Johnson Matthey firmasınca yapılan bu prototip, Uluslararası Tartılar ve Ölçüler Genel Kurulu’nda resmen kilogram olarak tanınmıştır.

Peki Ne, Neden Değişecek?

Anlatmış olduğumuz üzere, tüm dünya çapında bir standardı belirlemek adına kullanılan prototip; özünde bir avuç platinyum ağırlıklı silindir metalden oluşmaktadır ve haliyle pek de güvenilir bir ölçü birimi değildir. Zira bu prototip her ne kadar uzunca bir süre standardizasyonu sağlamış olsa da bilimde yaşanan gelişmeler, kütle üzerindeki atomik değişikliklerin bile göz ardı edilemeyeceği noktalara ulaştığından; bu ölçü biriminin artık evrensel bir sabite endekslenme ihtiyacı hissedilmiştir.

Kaldı ki prototip ile ülkelere dağıtılan kopyalar arasında gerçekleştirilen periyodik kontrollerde de kütle farklılıkları ortaya çıkmıştır. Bu farklılıklara Uluslararası Kilogram Prototipi’nin yıllık kütle kaybı (0.5 miligram civarında) ve ülkelere dağıtılan kopyaların mükemmel olamayışından kaynaklanan sorunlar neden olmaktadır. Bu farklar çok küçük boyutlarda ve pratik kullanımda önem arz etmiyorsa da, belirttiğimiz üzere bilimsel çalışmalar için son derece önemli rakamlardır.

Bu gerekçelerle değiştirilmesi gündeme gelen Kilogram kavramı, 16 Kasım 2018‘de, Fransa‘da Versay Sarayı‘nda toplanan Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi‘nde alınan karar uyarınca Fransa’daki orijinal prototip yerine; evrensel bir standart olan Planck Sabiti‘ne endekslenmiştir. (Planck Sabiti; ışığın temel birimi olan foton üzerinden hesaplanır ve bir fotonun enerjisinin, fotonun frekansına oranı (E / v) olarak tanımlanır.)

20 Mayıs 2019‘da uygulanmaya başlayacak olan bu karar ile geçmişten beri bildiğimiz kilogram kavramı da tarih olacaktır. Kilogramın yeni tanımı ile Planck Sabiti kullanılarak eşitlendiği formül de şöyledir; 6.62607015×10−34 kg⋅m2⋅s−1 .

Yeni düzenleme ile getirilen bu formül, pek çok ülke bakımından kilogram tespitinin yapılmasını da imkansız kılacaktır. Zira Planck Sabiti’ne endekslenen kilogramın bu denli hassas hesaplanabilmesi için mekanik ve elektriksel gücün dengelenmesi temelinde çalışabilen deney düzeneklerine ihtiyaç duyuluyor. Ancak bu düzenekler, dünyada oldukça az ülkede bulunuyor. Ülkemiz de bunlardan biri ve TÜBİTAK’ın geliştirdiği UME Salınımlı Mıknatıs Kibble Balans Deney Düzeneği ile bu ölçümleri yapabilecek kapasiteye sahip. Türkiye, ölçümleri gerçekleştiremeyen ülkelere de veri teyidi noktasında yardımcı olabilecek.


Kaynak : Wikipedia, NyTimes, BBC.com, ResmiGazete, TÜBİTAK.