Obtíže s hmotností

Univerzální systém jednotek SI je úspěšný globální projekt. Poslední fyzický artefakt systému jednotek – mezinárodní prototyp kilogramu – se s klidem může odebrat do muzea.

Definice jednotk y hmotnosti je v současnosti nejslabším článkem SI. Platino- iridiový etalon v Sèvres (mezinárodní prototyp kilogramu), má z hlediska systému jednu zásadní vadu – tento artefakt není absolutně neproměnný. Porovnáváním s užívanějšími národními kopiemi lze odhadnout, že časem se může lišit od původní hodnoty až o cca plus 50 µg, tedy relativní chybou 1–2 × 10^–7, jak je vidět z obr. 1.

Jak se měnily hmotnosti oficiálních kopií mezinárodního prototypu kilogramu při porovnávání v letech 1946, 1991 a 2014.

Zdálo by se sice přirozené definovat hmotnost přímočařeji, třeba přes univerzální gravitační konstantu G vyskytující se v popisu gravitační interakce dvou částic podle Newtonova gravitačního zákona, nebo podle (klidové) hmotnosti některé z elementárních částic. První varianta je však při požadované přesnosti technicky nemožná (mj. proto, že gravitaci na rozdíl od elektromagnetické interakce nelze odstínit), druhá alternativa zase asi neobstojí teoreticky: proč vybrat za základ právě jednu z mnoha elementárních částic? U elektrického náboje to problém není, protože všechny částice, které lze přímo pozorovat (tedy nikoli kvarky, jež pozorujeme jen ve dvojicích či trojicích), mají celistvý násobek tohoto náboje.