किलोग्राम का अतीत और वर्तमान

एक किलोग्राम का वजन कितना होता है? वैज्ञानिक सैकड़ों वर्षों से इस प्रतीत होने वाले सरल प्रश्न का समाधान खोजते आ रहे हैं।

1795 में, फ्रांस ने एक कानून लागू किया जिसमें "ग्राम" को "एक घन में पानी का निरपेक्ष भार" के रूप में परिभाषित किया गया, जिसका आयतन बर्फ पिघलने के तापमान (अर्थात 0°C) पर एक मीटर के सौवें भाग के बराबर हो। 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 का निर्माण हुआ, किलोग्राम को उसके द्रव्यमान के बराबर परिभाषित किया गया, जिसे अभिलेखीय किलोग्राम कहा जाता है।

इस संग्रहित किलोग्राम का उपयोग 90 वर्षों से मानक के रूप में किया जाता रहा है। 1889 में, माप विज्ञान पर प्रथम अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन ने संग्रहित किलोग्राम के सबसे निकट प्लैटिनम-इरिडियम मिश्र धातु से बनी प्रतिकृति को अंतर्राष्ट्रीय मूल किलोग्राम के रूप में अनुमोदित किया। "किलोग्राम" का वजन प्लैटिनम-इरिडियम मिश्र धातु (90% प्लैटिनम, 10% इरिडियम) के एक सिलेंडर द्वारा परिभाषित किया गया है, जिसकी ऊंचाई और व्यास लगभग 39 मिमी है, और जो वर्तमान में पेरिस के बाहरी इलाके में एक तहखाने में रखा हुआ है।

अंतर्राष्ट्रीय मूल किलोग्राम

ज्ञानोदय युग से ही सर्वेक्षण समुदाय एक सार्वभौमिक सर्वेक्षण प्रणाली स्थापित करने के लिए प्रतिबद्ध रहा है। यद्यपि भौतिक वस्तु को माप के मानक के रूप में उपयोग करना एक व्यवहार्य तरीका है, लेकिन चूंकि भौतिक वस्तु मानव निर्मित या पर्यावरणीय कारकों से आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाती है, इसलिए स्थिरता प्रभावित होती है, और माप समुदाय हमेशा से इस पद्धति को जल्द से जल्द त्यागना चाहता रहा है।

किलोग्राम द्वारा अंतरराष्ट्रीय मूल किलोग्राम परिभाषा को अपनाने के बाद, एक ऐसा प्रश्न है जिसके बारे में माप विज्ञानियों को बहुत चिंता है: यह परिभाषा कितनी स्थिर है? क्या समय के साथ इसमें बदलाव आएगा?

यह कहना उचित होगा कि किलोग्राम द्रव्यमान इकाई की परिभाषा के आरंभ में ही यह प्रश्न उठाया गया था। उदाहरण के लिए, जब 1889 में किलोग्राम को परिभाषित किया गया था, तब अंतर्राष्ट्रीय भार एवं माप ब्यूरो ने प्लैटिनम-इरिडियम मिश्र धातु से बने 7 किलोग्राम भार तैयार किए थे, जिनमें से एक को अंतर्राष्ट्रीय मूल किलोग्राम के रूप में किलोग्राम द्रव्यमान इकाई को परिभाषित करने के लिए उपयोग किया गया था, और उसी सामग्री और उसी प्रक्रिया से बने अन्य 6 भारों का उपयोग द्वितीयक मानक के रूप में यह जांचने के लिए किया गया था कि समय के साथ उनमें कोई विचलन तो नहीं हुआ है।

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

अंतर्राष्ट्रीय भार एवं माप ब्यूरो के आधिकारिक आंकड़ों के अनुसार, 1889 से 2014 तक के 100 वर्षों में, अन्य मूल किलोग्रामों और अंतर्राष्ट्रीय मूल किलोग्राम की गुणवत्ता में लगभग 50 माइक्रोग्राम का अंतर आया है। इससे पता चलता है कि गुणवत्ता इकाई के भौतिक मानक की स्थिरता में समस्या है। हालांकि 50 माइक्रोग्राम का यह अंतर छोटा लगता है, लेकिन कुछ उच्च स्तरीय उद्योगों पर इसका बड़ा प्रभाव पड़ता है।

यदि किलोग्राम भौतिक मानक के स्थान पर मूलभूत भौतिक स्थिरांकों का उपयोग किया जाए, तो द्रव्यमान इकाई की स्थिरता स्थान और समय से प्रभावित नहीं होगी। इसलिए, 2005 में, अंतर्राष्ट्रीय भार एवं माप समिति ने अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली की कुछ मूलभूत इकाइयों को परिभाषित करने के लिए मूलभूत भौतिक स्थिरांकों के उपयोग हेतु एक रूपरेखा तैयार की। किलोग्राम द्रव्यमान इकाई को परिभाषित करने के लिए प्लैंक स्थिरांक का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है, और सक्षम राष्ट्रीय स्तर की प्रयोगशालाओं को इससे संबंधित वैज्ञानिक अनुसंधान कार्य करने के लिए प्रोत्साहित किया जाता है।

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