Kilovému dezertu sa končí doba spotreby

Sklenený zvonec, pod ním ďalší, pod nimi ešte menší zvonček, pod ním tácňa a na nej predmet vo veľkosti a v tvare chutného dezertu. 

Na prvý pohľad je však jasné, že nie je na zahryznutie. Kovovo sa leskne viac ako znak Mercedesu na limuzíne, ktorá práve vyšla z ručnej autoumyvárne. A napriek tomu, že ide o drobčeka (valec s dĺžkou a priemerom 39,17 milimetra), váži presný kilogram. Čo váži, on je kilogramom! 

Prototyp kilogramu vznikol po francúzskej revolúcii. Pod troma zámkami však nie je zamknutý tento starobylý artefakt (nazývaný aj archívny kilogram). Súčasný prototyp kilogramu vyrobili „len“ v roku 1879, štyri roky po Metrickej konferencii, ktorá zjednotila meracie jednotky. Vybrali ho spomedzi troch kúskov, lebo bol hmotnostne najbližšie pôvodnému archívnemu kilogramu. 

Dnes majú k nemu prístup iba traja ľudia – riaditeľ Medzinárodného úradu pre miery a váhy vo francúzskom Sèvres (kde sa prototyp nachádza), prezident Medzinárodného výboru pre miery a váhy (ktorý sídli rovnako v Sèvres) a zodpovedný človek vo Francúzskom národnom archíve v Paríži.   „V Sèvres majú celkovo štrnásť prototypov. Sedem je v trezore a so siedmimi sa pracuje. Podľa tých pracovných závaží vyrobili aj dve vzorky, ktoré máme u nás,“ dozvedáme sa od Roberta Spurného zo Slovenského metrologického ústavu. Teda od človeka, ktorý má kľúče od slovenského prototypu kilogramu – národného etalónu.   Prvý etalón získalo Slovensko z Francúzska v roku 1928, druhý prototyp, ktoré je dnes národným etalónom, zase v roku 1981. Hoci nie je pod tromi zámkami, je svojím spôsobom dobre chránený. V spleti dlhých chodieb „bludiska“ metrologického komplexu, to správne laboratórium, v ktorom je etalón uložený, nájde naozaj asi len ten, kto v ňom dennodenne pracuje.  

Etalón zhabali na letisku

Okrem toho, že nie je v trojzámkovom trezore, voľným okom je na nerozoznanie od originálu. Akurát ho nechránia tri sklenené zvonce, ale iba dva. „Z 90 percent ho tvorí platina, zvyšných 10 je irídium. Oba prvky sú odolné proti chemickým vplyvom, irídium navyše zvyšuje tvrdosť. Z Francúzska ich posielajú aj s certifikátom o hodnote hmotnosti. Nikdy sa totiž nepodarí vyrobiť presnú kópiu originálu,“ dodáva Spurný. 

Finančnú hodnotu národného etalónu je dnes ťažké vyčísliť, ale nejde o predmet astronomickej hodnoty. V čase nákupu, teda začiatkom osemdesiatych rokov, stál asi 250-tisíc korún. Na porovnanie, špeciálne presné váhy, ktoré metrológovia pri svojej práci využívajú, sú niekoľkonásobne drahšie. Cenu vzoriek kilogramu tvorí z dvoch tretín materiál, tretina sú výrobné náklady. Zaobchádza sa s ním však citlivejšie ako s drahokamom.   

Pre lepšiu predstavu, s akou opatrnosťou sa s ním manipuluje – na Slovensku sa národný etalón nemôže ani len čistiť, pretože by sa tým, paradoxne, mohol znečistiť. Aj preto Spurný raz za desaťročie so vzorkou cestuje na „hygienu“ a porovnanie s originálom do Francúzska. Túto cestu absolvujú pravidelne aj ďalšie z takmer stovky národných etalónov po celom svete. A pri takomto prevoze neraz vznikajú zaujímavé situácie.

Denník New York Times napríklad na svojich stránkach pred dvoma rokmi opisoval, ako raz pri prevoze americkej vzorky zaúradoval horlivý bezpečnostný pracovník na letisku. Etalón, ktorého sa možno dotýkať len v špeciálnych rukaviciach, najskôr nešetrne vylúpol zo špeciálneho ochranného obalu, neskôr pohadzoval po špinavom pulte a „premeriaval“ vo svojich holých rukách…

„U nás sa to voľakedy s bezpečnosťou zase niekedy až preháňalo. Raz som cestoval s etalónom ako diplomatický kuriér a vo Francúzsku na letisku ma čakali dve autá s bezpečnostnou službou. Keď videli, čo vlastne nesiem, opýtali sa ma, či mi na ceste späť bude stačiť len jedno auto,“ spomína s úsmevom Spurný, ktorý má cestu s prototypom do Francúzska naplánovanú aj práve na tento rok.

Dôsledky nestálosti

Problematický transport a špeciálne zaobchádzanie nie sú však jedinými problémami v súčasnosti používaných prototypov jednotky hmotnosti. V posledných rokoch je jasné, že vzorky nevykazujú prepotrebnú vlastnosť – stálosť. Pred dvoma rokmi sa hovorilo o tom, že francúzsky prototyp kilogramu schudol, tento mesiac sa zase písalo, že pribral.

„Nik nevie, ako a prečo sa to presne deje. V praxi to však zatiaľ nič neovplyvní. Tá zmena je totiž menšia, ako nepresnosť merania najpresnejších váh,“ dodáva Spurný. Experti sa navyše dohadujú, či hmotnosť zmenil naozaj aj originál, či zmena neprebehla len na kópiách. Napokon, laik si povie – taká malá odchýlka, čo na tom? Kilogram bude jednoducho trochu iný. V globalizovanom svete to však časom môže mať závažnejšie dôsledky. Chlieb pre to istotne nikde na zemeguli nebude lacnejší ani drahší, ale časom by mohli utrpieť napríklad medzinárodné vedecké experimenty, ktoré vyžadujú porovnávanie veľmi presných meraní. Ale povedzme aj obchod s rádioaktívnym materiálom a inými látkami, ktoré potrebujú veľmi presné dáta o hmotnosti.

Náš národný etalón sa využíva na kalibráciu etalónov nižšej úrovne. Všetkých päť tried presnosti závaží tak hierarchicky spadá pod prototyp, takže jeho zmena ovplyvní všetko od vedeckých meraní, cez závažia v obchodoch a na trhoch až po merania vašej osobnej hmotnosti. „Pri oblastiach, ako je chémia či farmácia, pritom naozaj veľmi záleží na presnom dávkovaní,“ zdôrazňuje Spurný. Slovenský metrologický ústav okrem toho dozerá aj na presnosť váh, zo zákona o metrológii mu vyplýva povinnosť robiť mnohé povinné kontrolné merania. Väčšia nestálosť etalónu by teda mala ďalekosiahle dôsledky.   

Do piatich rokov

Zmeny na vzorkách po celom svete ešte viac tlačia na vedcov, aby konečne vytvorili novú definíciu jednotky hmotnosti. Kilogram je totiž poslednou zo základných jednotiek, ktorá je stále definovaná len prototypom. „Ja som v tomto ústave začal pracovať v roku 1973 a krátko na to vyzval Medzinárodný úrad pre miery a váhy všetky metrologické ústavy sveta, aby začali pracovať na novej definícii,“ popisuje Spurný.

Odvtedy sa vyvíja niekoľko odlišných metód, ktoré sa o to snažia. Jeden zo spôsobov pracuje s Avogadrovou konštantou. „Využíva sa pritom kremíková guľôčka. Ide o to, definovať počet atómov, ktoré pripadnú na kilogram hmotnosti tohto materiálu,“ opisuje Spurný a dodáva, že na spoločnom projekte pracujú vedci z Ruska, Japonska, Talianska a Nemecka.

Ďalšou metódou je využitie wattových váh, ktoré porovnávajú hmotnosť telesa s magnetickou silou, pri využití ekvivalencie mechanického a elektrického výkonu. „Napriek tomu, že výskum trvá už v podstate niekoľko desiatok rokov a investujú sa doň milióny eur, rozdiel v definícii kilogramu pomocou Avogadrovej konštanty, respektíve wattových váh je príliš veľký, preto sa zatiaľ stále používa fyzický prototyp,“ mieni vedec. 

Aké sú teda vyhliadky? „Myslím si, že novú definíciu kilogramu dosiahneme v nasledujúcich piatich alebo desiatich rokoch,“ povedal tento rok pre web LiveScience Richard Davis z Medzinárodného úradu pre miery a váhy. Dovtedy sa svet bude musieť spoliehať na platinovo-irídiový kilogramový dezert, ktorý má rovnaký rok „narodenia“ ako napríklad vedec Albert Einstein či diktátor Josif Stalin.