किलोग्राम का अतीत और वर्तमान

एक किलोग्राम का वज़न कितना होता है? वैज्ञानिक सैकड़ों सालों से इस साधारण सी दिखने वाली समस्या पर शोध कर रहे हैं।

1795 में, फ्रांस ने एक कानून लागू किया जिसके अनुसार "ग्राम" को "एक घन में पानी का पूर्ण भार" माना गया, जिसका आयतन बर्फ पिघलने के तापमान (यानी 0°C) पर एक मीटर के सौवें हिस्से के बराबर होता है। 1799 में, वैज्ञानिकों ने पाया कि पानी का आयतन सबसे स्थिर तब होता है जब पानी का घनत्व 4°C पर सबसे अधिक होता है, इसलिए किलोग्राम की परिभाषा बदलकर "4°C पर 1 घन डेसीमीटर शुद्ध पानी का द्रव्यमान" कर दी गई। इससे एक शुद्ध प्लैटिनम मूल किलोग्राम प्राप्त हुआ, किलोग्राम को उसके द्रव्यमान के बराबर परिभाषित किया जाता है, जिसे अभिलेखीय किलोग्राम कहा जाता है।

इस अभिलेखीय किलोग्राम का उपयोग 90 वर्षों से मानक के रूप में किया जा रहा है। 1889 में, माप-पद्धति पर प्रथम अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन ने अभिलेखीय किलोग्राम के सबसे निकट एक प्लैटिनम-इरिडियम मिश्र धातु प्रतिकृति को अंतर्राष्ट्रीय मूल किलोग्राम के रूप में अनुमोदित किया। "किलोग्राम" का भार एक प्लैटिनम-इरिडियम मिश्र धातु (90% प्लैटिनम, 10% इरिडियम) सिलेंडर द्वारा निर्धारित होता है, जिसकी ऊँचाई और व्यास लगभग 39 मिमी है, और वर्तमान में यह पेरिस के बाहरी इलाके में एक तहखाने में रखा हुआ है।

अंतर्राष्ट्रीय मूल किलोग्राम

ज्ञानोदय काल से ही, सर्वेक्षण समुदाय एक सार्वभौमिक सर्वेक्षण प्रणाली स्थापित करने के लिए प्रतिबद्ध रहा है। हालाँकि भौतिक वस्तु को मापन मानक के रूप में उपयोग करना एक व्यवहार्य तरीका है, क्योंकि भौतिक वस्तु मानव निर्मित या पर्यावरणीय कारकों से आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाती है, जिससे उसकी स्थिरता प्रभावित होगी, और मापन समुदाय हमेशा से इस पद्धति को जल्द से जल्द त्यागना चाहता रहा है।

किलोग्राम की मूल अंतर्राष्ट्रीय परिभाषा अपनाने के बाद, मापविज्ञानियों के लिए एक सवाल बेहद चिंताजनक है: यह परिभाषा कितनी स्थिर है? क्या समय के साथ इसमें कोई बदलाव आएगा?

यह कहना ज़रूरी है कि यह प्रश्न द्रव्यमान इकाई किलोग्राम की परिभाषा के आरंभ में ही उठा था। उदाहरण के लिए, जब 1889 में किलोग्राम को परिभाषित किया गया था, तब अंतर्राष्ट्रीय माप-तौल ब्यूरो ने प्लैटिनम-इरिडियम मिश्र धातु से बने 7 किलोग्राम बाट तैयार किए थे, जिनमें से एक अंतर्राष्ट्रीय मूल किलोग्राम का उपयोग द्रव्यमान इकाई किलोग्राम को परिभाषित करने के लिए किया जाता है, और उसी सामग्री और उसी प्रक्रिया से बने अन्य 6 बाटों का उपयोग द्वितीयक मानक के रूप में किया जाता है ताकि यह जाँचा जा सके कि समय के साथ एक-दूसरे के बीच विचलन होता है या नहीं।

साथ ही, उच्च-परिशुद्धता तकनीक के विकास के साथ, हमें अधिक स्थिर और सटीक मापों की भी आवश्यकता है। इसलिए, भौतिक स्थिरांकों के साथ अंतर्राष्ट्रीय मूल इकाई को पुनर्परिभाषित करने की योजना प्रस्तावित की गई थी। मापन इकाइयों को परिभाषित करने के लिए स्थिरांकों का उपयोग करने का अर्थ है कि ये परिभाषाएँ अगली पीढ़ी की वैज्ञानिक खोजों की आवश्यकताओं को पूरा करेंगी।

अंतर्राष्ट्रीय माप-तौल ब्यूरो के आधिकारिक आंकड़ों के अनुसार, 1889 से 2014 तक के 100 वर्षों में, अन्य मूल किलोग्रामों और अंतर्राष्ट्रीय मूल किलोग्रामों की गुणवत्ता स्थिरता में लगभग 50 माइक्रोग्राम का परिवर्तन हुआ है। इससे पता चलता है कि गुणवत्ता इकाई के भौतिक मानक की स्थिरता में समस्या है। हालाँकि 50 माइक्रोग्राम का परिवर्तन छोटा लगता है, लेकिन कुछ उच्च-स्तरीय उद्योगों पर इसका बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है।

यदि किलोग्राम के भौतिक मानक के स्थान पर मूल भौतिक स्थिरांकों का उपयोग किया जाए, तो द्रव्यमान इकाई की स्थिरता पर स्थान और समय का कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा। इसलिए, 2005 में, अंतर्राष्ट्रीय माप-तौल समिति ने अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली की कुछ मूल इकाइयों को परिभाषित करने के लिए मूल भौतिक स्थिरांकों के उपयोग हेतु एक रूपरेखा तैयार की। यह अनुशंसा की जाती है कि द्रव्यमान इकाई किलोग्राम को परिभाषित करने के लिए प्लैंक स्थिरांक का उपयोग किया जाए, और सक्षम राष्ट्रीय स्तर की प्रयोगशालाओं को संबंधित वैज्ञानिक अनुसंधान कार्य करने के लिए प्रोत्साहित किया जाए।

इसलिए, 2018 के अंतर्राष्ट्रीय मेट्रोलॉजी सम्मेलन में, वैज्ञानिकों ने अंतरराष्ट्रीय प्रोटोटाइप किलोग्राम को आधिकारिक तौर पर बंद करने के लिए मतदान किया, और "किलोग्राम" को फिर से परिभाषित करने के लिए प्लैंक स्थिरांक (प्रतीक h) को नए मानक के रूप में बदल दिया।