Kuva: mali maeder/Pexels

Tieteen ja teknologian kehittyessä tarvitaan yhä tarkempaa mittausta entistä laajemmilla mittausalueilla. Nykyiset määritelmät rajoittavat saavutettavaa tarkkuutta. Ongelmallisia ovat erityisesti fyysiseen kappaleeseen ja materiaaliominaisuuksiin perustuvat määritelmät. Kaikki perusyksiköt halutaan määritellä luonnonvakioiden avulla, jotta ne voidaan toteuttaa aina ja kaikkialla parhaimmalla käytössä olevan teknologian mahdollistamalla tarkkuudella. Uudistuksella varmistetaan myös, että yksiköt eivät muutu hyvin pitkänkään ajanjakson kuluessa.

Kilogramman ja muiden perusyksiköiden suuruudet pysyvät uudistuksessa muuttumattomina, joten uudistus ei käytännössä näy kuluttajalle. Sen sijaan tieteen ja teknologian kehittäjät voivat hyödyntää uudistuksen mahdollistamaa mittaustarkkuuden paranemista.

VTT:n Mittatekniikan keskuksen johtaja Martti Heinonen muistuttaa ETN.fi -verkkosivuston artikkelissa, ettei kyse ole mistään vähäpätöisestä uudistuksesta.

 - Tulevaisuuden elektroniikka- ja lääketeollisuuden valmistusprosesseissa mitataan yhä pienempiä kohteita aina atomitasolle saakka: näissä SI-järjestelmän uudistuksen tuoma parempi tarkkuus on merkittävässä roolissa. SI-uudistuksen odotetaan myös ajan mittaan mahdollistavan tekniikoita ja tieteellisiä löytöjä, joita emme vielä osaa edes kuvitella.

Suurin muutos kilogrammassa

Suurin muutos tapahtuu kilogrammassa. Kilogramman suuruutta ei uudistuksen myötä enää määritellä Pariisissa oleva fyysisen kappaleen avulla vaan Planckin vakion kautta. Planckin vakiolle sovittu tarkka arvo takaa, että kilogramman suuruus pysyy samana kuin nyt.

Uudessa SI-järjestelmässä yksiköt määritellään viiden luonnonvakion ja kahden atomien ominaisuuksiin perustuvan vakion kautta. Luonnonvakiot ovat valon nopeus tyhjiössä, Planckin vakio, alkeisvaraus, Boltzmannin vakio ja Avogadron vakio. Atomien ominaisuuksiin perustuvat vakiot ovat cesiumin perustilan tietty ylihienorakenteen siirtymä sekä tietyn taajuisen säteilyn valovoima.

Uudessa määritelmässä ampeeri on sidottu yhden elektronin niin kutsuttuun alkeisvaraukseen. Suorin tapa toteuttaa uusi määritelmä on siirtää elektroneja yksi kerrallaan, mikä onnistuu ylläolevan kuvan kaltaisilla, mikroskooppisen pienillä elektronipumpuilla.

Maailman Metrologiapäivää vietetään vuosittain eri teemoilla toukokuun 20. päivä, joka on Metrisopimuksen allekirjoittamisen päivä. Metrisopimus allekirjoitettiin vuonna 1875 ja siitä voidaan katsoa kansainvälisen metrologian yhteistyön alkaneen.

VTT on kansallinen metrologialaitos, jonka vastuulla on SI-mittayksikköjärjestelmän ylläpitäminen, kehittäminen ja valvominen Suomessa. Tämän lisäksi VTT:llä on iso rooli myös metrologiaan pohjautuvassa tutkimuksessa yhdessä kotimaisten ja kansainvälisten yhteistyökumppaneiden kanssa.

 Nina Garlo-Melkas