นิยามของ 1 วินาที 1 เมตร และ 1 กิโลกรัม

หลายคนคงเคยตั้งคำถามเกี่ยวกับเวลาว่ามันคืออะไร 1 วินาทีนานแค่ไหน นักฟิสิกส์เขานิยามกันอย่างไร

ที่มาของเวลา 1 วินาที

เวลา 1 วินาที ถูกนิยามโดยใช้นาฬิกาอะตอมเป็นตัวกำหนด โดยเป็น “เวลา” ของผลต่างพลังงานระหว่างสถานะของอะตอมซีเซียมที่มี “พลังงานต่ำสุด” 2 สถานะ เมื่ออะตอมได้รับพลังงานจากคลื่นไมโครเวฟที่มีความถี่จำเพาะแน่นอน จะมีการเปลี่ยนสถานะจากสถานหนึ่งไปยังอีกสถานหนึ่ง เวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนสถานะดังกลาวให้เป็น “1 วินาที”

ที่มาของความยาว 1 เมตร

เดิมในปี ค.ศ. 1791 ได้มีการกำหนดนิยามของความยาว 1 เมตร (หรือ 1 ส่วนใน 10,000,000 ส่วนของระยะทางที่สั้นที่สุดจากขั้วเหนือมายังเส้นศูนย์สูตร) ดังรูปข้างบน แต่ในปี ค.ศ. 1960 ได้มีการใช้มาตรฐานเชิงอะตอมในการกำหนดความยาว “1 เมตร” โดยใช้ความยาวคลื่นแสงสีแดง-ส้ม ที่เปล่งจากอะตอมคริปตอน (⁸⁶Kr) ในท่อปล่อยประจุเรืองแสง แต่ในเดือน พฤศจิกายน ค.ศ. 1983 ได้มีการเปลี่ยนมาตรฐานความยาว 1เมตรอีกที โดยใช้นิยามอัตราเร็วแสงในสุญญากาศที่มีค่าเท่ากับ 299,792,458 m/s ดังนั้น ความยาว 1 เมตรถูกนิยามให้สอดคล้องกับตัวเลขนี้กับนิยามเวลา 1 วินาที ดังที่กล่าวข้างต้น ดังนั้นนิยามใหม่ของเมตร คือ ระยะทางในสุญญากาศที่แสงเดินทางในเวลา 1/299,792,458 วินาที

ที่มาของมวลอ้างอิง 1 กิโลกรัม

นิยามที่เป็นมาตรฐานมวล 1 กิโลกรัมนั้น สร้างขึ้นจากโลหะผสมอิริเดียม-พลาตินัม ทรงกระบอก โดยเก็บไว้นี้ที่สำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างชาติที่ Sevres กรุงปารีส

Reference:

[2] “Atomic Clock.”. [Online]. Available : Atomic Clock Cesium  2015.
[3] “Grave (unit).”. [Online]. Available : Grave  2015.