ජාතික තාක්ෂණ සහ ප්‍රමිතීන් ආයතනය (NIST) කියන්නේ එක්සත් ජනපද වාණිජ දෙපාර්තමේන්තුවේ පිහිටලා තියෙන මිනුම් ප්‍රමිතිකරණ රසායනාගාරයක්. එතන සේවය කරන භෞතික විද්‍යාඥයින්ට මෑතකදී පුළුවන් වෙලා ප්ලාන්ක් නියතයට (h) ඉතාමත් නිවැරදි පාඨාංකයක් ලබාගන්න. මේක තමයි ඕනෑම ආකාරයක ස්කන්ධයක් මනින්නට තියෙන ලෝක සම්මත අන්තර්ජාතික ඒකකය වන “කිලෝග්‍රෑමය”ට තියෙන නිළ අර්ථදැක්වීම වර්ධනය කරන්න විද්‍යාඥයින් අරන් තියෙන අළුත්ම පියවර.
ශහ්! නියමයි…(ද?) භෞතික විද්‍යාව හදාරන සහ නිතර විද්‍යාවත් එක්ක ගනුදෙනු කරන අයට ඇරෙන්න සාමාන්‍ය අයට නම් මේක වැඩක් නැති ප්‍රවෘත්තියක් විදිහට පෙනෙයි. ඒත් ඇත්තම කතාව නම්, මේක අපි දන්න හැම ක්ෂේත්‍රයකටම වගේ බලපානවා.
ප්ලාන්ක් නියතය (h) කියන්නේ හරියට ක්වන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ හදවත වගේ. පරමාණු වලට ශක්තිය හුවමාරු කරගන්න පුළුවන් “ක්වොන්ටා” කියලා හඳුන්වන විවික්ත (එකිනෙකින් වෙන් වුණු) ශක්ති පැකට් විදිහට විතරයි. අපි යම්කිසි ශක්ති විකිරණයක් සැළකුවොත්, ඒ විකිරණයට අදාළ ක්වොන්ටා එකක ශක්තිය කලින් කිව් ප්ලාන්ක් නියතය මත රඳා පවතිනවා. ඒක ඇත්තටම හරිම කුඩා සංඛ්‍යාවක්. මේ ප්ලාන්ක් නියතයට නිවැරදි අගයක් හොයන්න අපහසු ඒක ඉතාමත් පුංචි නිසායි. නවීන තාක්ෂණික උපක්‍රම ගණනාවක්ම පාවිච්චි කරලා NISTහි සේවය කරන විද්‍යාඥයින්ට පුළුවන් වෙලා තියෙනවා මේ නියතය 6.62606983 × 10-34 kg∙m2/s කියලා හොයාගන්න. මේ අගයට බිලියනයෙන් පංගු 34ක නිරවද්‍යතාවක් තිබෙන බවට තමයි වාර්තා වුණේ.
විද්‍යාඥයින් මේ වැඩේ කරේ වෙන වැඩ නැති නිසාද කියලා ඔබ අහවි. නැහැ, මේක ඉතාමත් වැදගත් පරීක්ෂණයක්. මොකද ඔවුන්ගේ අවසාන ඉලක්කය කිලෝග්‍රෑමය ප්‍රමිතිගත ලෙස අර්ථදක්වන එක. දැනට එහි අගය අර්ථදක්වලා තියෙන්නේ ගොල්ෆ් බෝලයක ප්‍රමාණයේ ලෝහමය මෙවලමක් ආධාරයෙන්.ඒක හඳුන්වන්නේ International Prototype of the Kilogram (IPK) කියලා. ප්‍රංශයේ පැරිස් නුවරට නුදුරින් පිහිටි භාරයන් සහ මිනුම් සම්බන්ධ ජාත්‍යන්තර කාර්යංශයේ (BIPM) සීනු හැඩයක් තියෙන වීදුරු ආවරණ තුනක් ඇතුළෙ ආරක්ෂිත කුටියක තමයි මේ IPK උපාංගය තැන්පත් කරලා තියෙන්නේ. පහුගිය අවුරුදු 127 පුරාවටම කිලෝග්‍රෑමයට අදාළ අගය නිරූපණය කළේ මේ ස්කන්ධය. නමුත් මේ තත්ත්වය 2018 වසරේ වෙනස් වීමට නියමිතයි.
ප්‍රංශයේ පැරිස් නුවර තබා ඇති IPK හි අනුරුව
කිලෝග්‍රෑමයේ උපත සිද්ධවුණේ දහසයවන ලුවී කියන ප්‍රංශ රජතුමාගෙ කාලෙ. වෙළඳාමෙ ගිය මිනිස්සු වංචා කරන්න ගත්තු නිසා එයා තමයි ස්කන්ධයේ මිනුමක් විදිහට ග්‍රේව් කියන ඒකකය භාවිතයට ගෙනාවේ. ඊට පස්සෙ සිද්ධවුණ ප්‍රංශ විප්ලවයෙන් සහ නව ජනරජයේ ස්ථාපනයෙන් පස්සෙ 1795 වසරෙදි ලෝක නායකයින් තීරණය කරනවා ස්කන්ධයේ ඒකකය ග්‍රෑම් විය යුතුයි කියලා. ග්‍රෑමය අර්ථදැක්වුණේ සෙල්සියස් අංශක 4 දී ජලය ඝන සෙන්ටිමීටරයක ස්කන්ධය විදිහට.
ඒත් මේක ප්‍රායෝගික භාවිතයෙදි බොහොම කරදර ගොඩකට මුහුණ දෙන්න වුණා. ඒ නිසාවෙන් 1799 ජුනි 22දා, ග්‍රෑමය මෙන් දහස් ගුණයක ස්කන්ධයක් තියෙන ලෝහ කුට්ටියක් විදිහට කිලෝග්‍රෑමය උපත ලැබුවා. මේ සිද්ධියෙන් සෑහෙන කාලෙකට පස්සෙ, 1875 දී රටවල් දහහතක් (එක්සත් ජනපදයත් ඇතුළුව) එකතුවෙලා, දිග සහ ස්කන්ධය මනින ඒකක රටින් රටට වෙනස් නොවන විදිහේ ගිවිසුමක් අත්සන් කළා. ඊට පස්සෙ කලින් සඳහන් කළ IPK (හෙවත් La Grande K හෙවත් Big K) උපකරණයේ සර්වසම අනුරූ හදලා, ගිවිසුම අත්සන් කරපු රටවල් අතරෙ බදාගත්තා.
ඔබට ප්‍රශ්නයක් ඇති සියවසකට වඩා හොඳට තිබ්බ කිලෝග්‍රෑම් එකට මොකද මේ එකපාරටම වද දෙන්නෙ කියලා. ඇත්තම කතාව නම්, වර්තමානය වෙද්දි භෞතික වස්තුවක ස්වභාවය මත රඳා පවතින එකම සම්මත මිනුම් ඒකකය තමයි කිලෝග්‍රෑමය. කාලයක් තිස්සෙ මීටරය කියන ඒකකයේ ප්‍රමාණය තීරණය වෙලා තිබුණේ යකඩ දණ්ඩක සටහන් කරලා තිබුණු සළකුණු දෙකක් අතර පරතරය විදිහට. අද වෙනකොට ඒක විවිධ වෙනස්කිරීම් වලට ලක්වෙලා විශ්වයේ මූලික නියත ඇසුරෙන් විධිමත්ව අර්ථදක්වලා තියෙනවා.
| ඒකකය | වසර | මිනුම | අර්ථදැක්වීම |
|---|---|---|---|
| මීටරය | 1967 | දුර | තත්පර 1/299,792,458 කාලයකදී රික්තය හරහා ආලෝකය ගමන්කරන දුර |
| තත්පරය | 1948 | කාලය | සීසියම්-133 පරමාණුවට නිශ්චිත ක්වන්ටම් තත්ත්ව දෙකක් අතර 9,192,631,770 වතාවක් හුවමාරු වීමට ගතවන කාලය |
| ඇම්පියරය | 1954 | විද්‍යුත් ධාරාව | සමාන්තර සන්නායක කම්බි දෙකක් අතර නිව්ටනයට මීටර් 2×10-7ක බලයක් ඇතිකිරීමට අවශ්‍ය ධාරාව |
| කෙල්විනය | 1971 | නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය | ජලයේ ත්‍රික ලක්ෂ්‍යයේදී සෙල්සියස් වලින් මැනූ උෂ්ණත්වයෙන් 1/273.16ක අගය |
| මවුලය | 1979 | ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය | කාබන්-12 ග්‍රෑම් 12ක ඇති පරමාණු ගණන |
| කැන්ඩෙලාව | 1979 | දීප්ත තීව්‍රතාව | වොට් 1/683 කහ-කොළ පැහැ ආලෝක ප්‍රභවයක සිට මීටරයක දුරින් මනින ලද ආලෝක තීව්‍රතාවය |
කාලයත් එක්ක, රටවල් අතර බෙදාගත්තු මේ IPK හි අනුරූ වල ස්කන්ධය සුළු ලෙස වෙනස්කම් වලට ලක්වෙන බව විද්‍යාඥයින්ට පෙණුනා. කොච්චර සියුම් විදිහට වීදුරු කුටීර වල ගබඩා කරලා තිබුණත්, අවට පරිසරයේ අංශු කොටස් නිසා, මේ ස්කන්ධයන්ගෙ අගය කාලයත් එක්ක වැඩිවෙලා තිබුණා. (නමුත් එක්සත් ජනපදයෙ තියෙන අනුරුවේ නම් ස්කන්ධයේ අඩුවීමක් තමයි වෙලා තිබුණේ. මේ සංසිද්ධිය තාමත් විද්‍යාඥයින්ට පැහැදිලි කරගන්න බැරිවෙලා තියෙනවා.) මේ වගේ සුළු සුළු ස්කන්ධ විපර්යාසයටන් වුණත් නූතන විද්‍යාවට ලොකු බලපෑම් ඇතිකරවන්න පුළුවන්, මොකද වර්තමානයේ ගොඩක් මිනුම් සිදුවෙන්නෙ අතිශය සුළු පරිමාණ වලින් නිසා.
විද්‍යාඥයින්ට ඉතාම සියුම් මට්ටමේ මිනුම් සම්බන්ධයෙන් කිලෝග්‍රෑමයේ අගය මත රඳා පවතින්න බැරි නම්, ඒක අනික් SI ඒකක සියල්ලටම වගේ ලොකු ප්‍රශ්න ගොඩක් ඇතිකරවනවා, මොකද SI ඒකක වලින් වැඩි ප්‍රමාණයක් කිලෝග්‍රෑමයෙන් ව්‍යුත්පන්න වුණු ඒවා නිසා.
උදාහරණයක් විදිහට නිව්ටනය ගමු, නිව්ටනය අර්ථදක්වන්නේ 1kg ස්කන්ධයක් 1ms-2 ක ත්වරණයකින් චලනය කරවීමට අවශ්‍ය බලය විදිහට. ඒ නිසා කිලෝග්‍රෑමයේ අගය, කොච්චර කුඩා ප්‍රමාණයකින් වෙනස් වුණත්, නිව්ටනයේ අගයට ඍජුවම බලපානවා. නිව්ටනය කියන්නේ පැස්කලය (පීඩනය මැනීමේ SI ඒකකය), ජූලය (ශක්තිය මැනීමේ SI ඒකකය) සහ ඇම්පියරය කියන ඒකක වල අර්ථදැක්වීමට බලපාන සාධකයක්.
මේ නිසා තමයි විද්‍යාඥයින් කිලෝග්‍රෑමය ස්වභාවික නියතයක් ආශ්‍රයෙන් අර්ථදක්වන්න ගොඩක් උනන්දු වෙලා තියෙන්නෙ. ස්වභාවික හෙවත් මූලික නියතයක් කියන්නේ, භෞතික වස්තුවක් වගේ නොවන, මුළු විශ්වය පුරාවටම (සෛද්ධාන්තිකව) වෙනස් නොවී පවතින අගයකට.
2007 අවුරුද්දෙ දි එක් භෞතික විද්‍යාඥයෙක් සහ ගණිතඥයෙක් යෝජනා කළා කිලෝග්‍රෑමයේ අගය කාබන්-12 පරමාණු විශාල ගණනක ස්කන්ධය විදිහට අර්ථදක්වමු කියලා. ඒක ඇත්තටම එක් සාර්ථක ක්‍රමයක්. තවත් ක්‍රමයක් තමයි ප්ලාන්ක් නියතය ආශ්‍රයෙන් අර්ථදක්වන එක (ප්ලාන්ක් නියතයේ ගණිතමය අගයට කිලෝග්‍රෑමය ඇතුළත්). හැබැයි ප්ලාන්ක් නියතයෙන් මේ වැඩේ සාර්ථකව කරගන්න පුළුවන් වෙන්නෙ ලෝකෙ වටේම (එකිනෙකින් ස්වායත්තව) සිදුවන පරීක්ෂණ වලින් ප්ලාන්ක් නියතයට ලැබෙන ප්‍රායෝගික අගයන් එකිනෙකත් සමග ඉතාමත් ඉහළ තථ්‍යතාවකින් ගැලපෙනවා නම් විතරයි.
ආසන්න ලෙස පරිපූර්ණ සිලිකන් ගෝලය
මෙන්න මේ නිසා තමයි NIST ආයතනයේ නවතම පර්යේෂණය වැදගත් වෙන්නෙ. මේ පරීක්ෂණය කලින් කිව් පරිදි ප්ලාන්ක් නියතයේ අගය මැනගන්න ප්‍රංශය, කැනඩාව, ජ’මනිය ආදී රටවල් වල සිදුකෙරෙන පරීක්ෂණ වල ඇමරිකානු කොටස විදිහට හඳුවන්න පුළුවන්. මෙහිදී භාවිතා වන ක්‍රමය ආසන්න-ලෙස-පරිපූර්ණ සිලිකන් ගෝලයක ඇති පරමාණු ගණන ගණන්කිරීමයි. NIST හි කණ්ඩායම මේකට වොට් තරාදිය කියලා හඳුන්වන උපකරණයක් පාවිච්චි කරනවා. සරලවම, මේ උපකරණය තාක්ෂණිකව උසස් මට්ටමේ තරාදියක්. මේකෙන් කරන්නෙ අපි ලබාදෙන ස්කන්ධයක බර, ඒක සමබර කරන්න අවශ්‍යවන විද්‍යුත්-චුම්භක බලයත් සමග සංසන්දනය කරන එක. ඒ අගය භාවිතා කරලා අපිට පුළුවන් ප්ලාන්ක් නියතයට අගයක් ගන්න.
වොට් තරාදිය
වොට් තරාදියේ ව්‍යුහය
පර්යේෂණයේ සියළුම කොටස් අවසන් වුණාට පස්සෙ, ප්‍රතිඵල සියල්ලම පරිගණකයකට ඇතුලත් කෙරෙනවා. පරිගණකයේ සිදුවන ගණනය කිරීම් වලින් පසුව තමයි එයට ලැබුණු දත්ත සියල්ලම භාවිතා කරලා ප්ලාන්ක් නියතයට ගන්න පුළුවන් සාධාරණම අගය ලබාගන්නේ. මේ අගය තමයි 2018 වසරේ ඉඳලා කිලෝග්‍රෑමයට ලැබන නව අර්ථදැක්වීමේ පදනම විදිහට භාවිතා කරන්නේ.
අපි ගොඩදෙනෙක්ට මේක දැනෙන්නේවත් නැති වෙයි. නමුත් අනාගතයේ, ඉතාමත් සියුම් මිනුම් එක්ක ගනුදෙනු කරන විද්‍යාඥයින්ට ඉතාමත් විශ්වාසයකින් තමන්ගෙ පරීක්ෂණ කරගෙන යන්න පුළුවන් වෙයි.
වැදගත් සබැඳි: Review of Scientific Instruments
ප්‍රභව: Gizmodo, WIRED
