Nu görs måttet för kilogram om – ingen vet varför, men ett kilo väger olika mycket på olika ställen

Den 20 maj 2019 ändras sättet vi mäter en del av de mått som utgör grunden för vårt måttsystem i världen. En av de största förändringarna berör måttet kilogram.

De mått vi använder i vardagen och inom vetenskapen är baserade på ett antal överenskomna prototyper, som vi jämför mot för att få enheterna rätt. Men vartefter våra civilisationer blir alltmer avancerade blir våra sätt att mäta vår omvärld föråldrade och behöver en ansiktslyftning.

Standardmåttet Le Grand K från 1879 förvaras i valv i Paris

Det internationella måttenhetssystemet som vi använder i världen bygger på ett antal grundenheter, även kallade SI-enheter, som är noggrant definierade. Grundenheterna är sju till antalet - kilogram, meter, sekund, ampere, kelvin, candela och mol. Ett stort antal andra enheter härleds sedan från grundenheterna.

Ett exempel på en sådan här grundenhet är kilogram.

- Det som gör kilogram så speciellt är att det i dag är den sista av måttenheterna som fortfarande bestäms av ett fysiskt objekt, berättar fysikern Richard Davis, konsult vid Internationella byrån för mått och vikt (BIPM).

Kilogrammåttet fastställs av massan hos den internationella, så kallade, kilogramprototypen. Det här är en cylinder bestående av en platina-iridiumlegering tillverkad 1879, modellerad efter en liknande cylinder tillverkad efter revolutionen i Frankrike i slutet av 1700-talet och fastställd 1799 som "arkivkilogrammet".

Den här cylindern från 1879 har alltsedan dess varit den standard som använts världen över för att kalibrera allting som har med måttenheten att göra. Den benämns ofta med förkortningen IPK eller det mera lättsamma Le Grand K.

Cylindern förvaras i ett speciellt, underjordiskt valv i Sevrés i närheten av Paris, hos Internationella byrån för mått och vikt. Det krävs tre individuella nycklar för att öppna valvet, och själva cylindern förvaras under två glaskupor för att minimera föroreningar och yttre påverkan.

Det finns internationella kopior av cylindern i ett antal länder, bland annat Finland.

Fysiska kopior förlegade - de ökar eller minskar i vikt

Att ha ett fysiskt föremål som allting sedan ska jämföras mot är problematiskt. Både originalet och kopior av prototypen har t.ex. haft problem med att de "förlorat" eller "ökat" i vikt av någon anledning.

Problemet är att man inte riktigt vet varför.

Föroreningar och instabilitet i materialet är två troliga förklaringar men man vet alltså inte exakt, och man vet inte heller exakt hur mycket eller lite man förlorar eller vinner eftersom man bara har en fysisk prototyp att förhålla sig till. Som också förändras.

- Det är intressant att det gick nästan hundra år mellan när originalet och den nuvarande prototypen tillverkades, berättar Davis. Det finns skäl att tro att originalet också genomgått förändringar så man tillbringade en massa tid och energi på att skapa en prototyp som skulle vara så nära originalet som möjligt, när det i själva verket förmodligen redan hade förändrats.

Det är också mycket opraktiskt att ha fysiska objekt som måttstock eftersom de måste finnas till hands för att man ska kunna kalibrera saker, vilket begränsar forskares verksamhet om de inte har tillgång till en.

Men det kanske viktigaste argumentet för att ändra prototypen, säger Davis, är att det besparar en massa arbete vid beräkningar.

- När man ska beräkna massa med hjälp av ett fysiskt objekt måste man utgå från den och sedan arbeta sig neråt eller uppåt beroende på vilken massa man arbetar med, vilket är omständligt och tidskrävande, säger Davis. Den nya föreslagna prototypen är teoretisk och man kan därför börja arbeta var som helst på skalan.

Förändringens vindar ska blåsa

Nu har den franskbaserade Internationella kommittén för vikt och mått (förkortad CIPM), som handhar frågor om måttenheterna i världen, bestämt att det är dags att skrota den här fysiska prototypen och ersätta den med en baserad på fysikaliska konstanter - man ersätter en fysisk modell med en teoretisk, enkelt förklarat.

Den nya, teoretiska prototypen kommer att vara baserad på Plancks konstant.

Om förslaget antas, kommer det att bli möjligt för vem som helst, var som helst (med rätt utrustning och rätta kunskaper) att få tillgång till det exakta måttet genom experiment.

Förändringarna träder i kraft den 20 maj 2019, på världsmeterologidagen. Det markerar även datumet då den så kallade meterkonventionen undertecknades. Konventionen är ett internationellt fördrag som slöts mellan 17 stater (numera 51) 1875 och som etablerade metersystemet som enhetligt internationellt måttsystem.

Får vi färre kilon?

Men vi vanliga dödliga som bara tänker på kilon när vi förbereder oss för beachsäsongen eller bakar lussebullar, kommer vi att beröras?

Nja, knappast i första taget, tror Davis.

- Ett kilogram förblir fortfarande ett kilogram. Målet är snarare, säger han, att se till att sättet vi mäter saker på håller jämna steg med utvecklingen och är ändamålsenligt i det här millenniet.

Utöver kilogrammets öde ska även ett antal andra måttenheter genomgå en överhalning - ampere, kelvin och mol.

Och även om de här förändringarna kan tyckas minimala kan ibland ändringar i hur vi ser på mått leda till helt oförutsedda konsekvenser.

- Det är naturligtvis svårt att förutsäga framtiden, säger Davis. Men det att vi började definiera sekunder baserade på atomer öppnade dörren för en rad innovationer, som till exempel atomklockor och GPS, så visst kan det ske förändringar på längre sikt.

Och Le Grand K, kilogramprototypen som nu ska pensioneras, får vackert ligga kvar under sina glaskupor i sitt valv.

- Massan hos den kommer också att behöva kalibreras sedan under det nya systemet med den nya prototypen, säger Davis. Och så småningom kommer vi kanske en dag kunna få svar på om den förlorar eller ökar i vikt, en gång för alla.

Artikeln publicerades för första gången i november 2018 och har uppdaterats den 20 maj 2019 med en uppdatering om att SI-enheterna ändrar i dag.