Musyawarah Ilmuwan Menentukan Kilogram

Oleh: Nindias Nur Khalika - 21 November 2018
Dibaca Normal 3 menit
Beberapa satuan lain pun mengalami penetapan baru.
tirto.id - Massa dalam satu kilogram kini tak lagi diukur menggunakan logam Le Grand K, melainkan berdasarkan konstanta fisika Planck. Keputusan ini ditetapkan setelah ilmuwan dari 60 negara melakukan pemungutan suara soal redefinisi satuan kilogram di General Conference on Weights and Measures di Versailles, Perancis, pada Jumat (16/11/2018). Di kesempatan yang sama, mereka juga menyepakati cara baru mengukur ampere, kelvin, dan mol.

Seperti yang dilaporkan Science News, selama ini ilmuwan masih menggunakan objek fisik untuk menilai empat satuan ukur di atas. Pemakaian artefak tersebut bisa memunculkan persoalan karena rentan mengalami perubahan yang membuatnya berpotensi tidak akurat. Sementara itu, angka konstanta fundamental alam seperti Planck serupa di semua tempat dan tak berganti, sehingga berguna untuk penghitungan sistem desimal atau metrik.

Terkait satuan kilogram, CNN melaporkan bahwa logam Le Grand K menjadi penentu absolut berat massa dalam satu kilogram selama hampir 130 tahun.

Seperti ditulis situsweb kabar pemerintahan Inggris Raya Gov.uk, Le Grand K merupakan batang campuran platina dan iridium yang disimpan di International Bureau of Weights and Measures (BIPM) di Perancis. CNN menjelaskan negara di dunia masing-masing memiliki “prototipe kilogram” yang dikalibrasi ke Le Grand K dan berfungsi sebagai standar nasional.


Masalah muncul ketika atom dalam Le Gran K mudah hilang atau menyerap molekul dari udara sehingga massanya berubah puluhan mikrogram dalam satu abad terakhir. Ilmuwan pun mencari cara agar satuan kilogram bisa diukur dengan akurat.

Mereka lantas menggunakan sistem baru bernama Timbangan Kibble sehingga angka konstanta Planck yang dipakai untuk mengetahui definisi kilogram dapat diketahui. Seperti yang dilaporkan The Economist, alat ini mengukur massa dengan melihat jumlah energi yang diperlukan untuk menyeimbangkan berat satu kilogram melalui pemakaian kekuatan elektromagnetik.

Jumlah usaha yang diperlukan untuk mengukur satu kilogram lebih lanjut akan tergantung pada nilai konstanta fundamental Planck. CNN menerangkan konstanta Planck menggambarkan perilaku partikel dan gelombang pada skala atom.

Meski definisi kilogram telah berubah, hal ini tidak akan mempengaruhi kehidupan orang banyak secara luas, tapi berefek pada penelitian dan industri yang memerlukan pengukuran teliti. Selain kilogram, Gov.uk menjelaskan satuan mol akan ditentukan pula oleh konstanta Avogadro dan kelvin dengan konstanta Boltzmann. Sementara itu, ampere akan diukur lewat muatan listrik dasar.


Sistem Satuan Internasional

Paul H. Wright dalam Pengantar Engineering (2005) mengatakan bahwa berat (kilogram), arus listrik (ampere), temperatur (kelvin), dan jumlah zat (mol) termasuk dalam satuan dasar Sistem Satuan Internasional (SI). Encyclopædia Britannica menjelaskan SI merupakan sistem desimal berat dan ukuran internasional yang berasal dari sistem satuan metrik. Selain keempat satuan tadi, panjang (meter) berikut waktu (detik) serta intensitas cahaya (candela) juga masuk dalam satuan dasar SI.

Satuan dasar tersebut lebih lanjut bisa dikombinasikan secara matematis (dibagi atau dikali) sehingga membentuk satuan turunan yang diperlukan untuk pengukuran sebuah kuantitas fisik. Contoh dari satuan turunan, menurut Wright, adalah frekuensi (hertz), gaya (newton), tekanan (pascal), energi (joule), daya (watt), dan resistensi listrik (ohm). Selain itu, ada pula luas (meter persegi), volume (meter kubik), kecepatan (meter per detik), serta percepatan (meter per detik kuadrat).


Menurut National Institute of Standards and Technology, sistem metrik pada mulanya muncul saat Revolusi Perancis terjadi, yakni tahun 1799. Standar platinum yang merepresentasikan definisi meter dan kilogram ditetapkan kemudian disimpan di Archives de la République di Paris. Tujuan pembentukan satuan ukur saat itu adalah untuk standardisasi satuan dasar perdagangan dan pengukuran ilmiah.

The New York Times mencatat bahwa standar meter dan kilogram baru disepakati secara internasional tahun 1875 lewat Treaty of the Meter di Paris. Satuan meter diukur berdasarkan jarak antara goresan pada objek berupa batang dari logam campuran platinum dan iridium. Sementara itu, definisi kilogram didapat dari Le Grand K yang disebut juga sebagai International Prototype Kilogram. Keduanya disimpan di International Bureau of Weights and Measures.

Selain keputusan di atas, tiga organisasi internasional seperti General Conference on Weights and Measures (CGPM), International Bureau of Weights and Measures (BIPM), dan International Committee for Weights and Measures (CIPM) juga dibentuk untuk mengawasi standar pengukuran internasional.

CGPM merupakan organisasi yang terdiri dari delegasi semua negara anggota yang tergabung dalam Treaty of the Meter. Mereka mengadakan pertemuan tiap empat tahun sekali untuk menerima serta mendiskusikan laporan dari CIPM dan melakukan pengembangan baru terkait SI.

National Institute of Standards and Technology mengatakan nama Sistem Satuan Internasional (SI) disahkan pada saat CGPM ke-11 diselenggarakan tahun 1960. Saat itu, enam satuan dasar mulai dari kilogram, meter, ampere, kelvin, detik, dan candela telah ditetapkan. Satuan dasar SI lalu bertambah menjadi tujuh sebab mol dimasukkan sebagai basic unit jumlah zat ketika CGPM ke-14 diadakan pada 1971.


Infografik Sistem satuan internasional


The New York Times menjelaskan bahwa pengukuran detik serta meter berubah dari objek fisik menjadi konstanta fisika tahun 1967 dan 1983. Meter diukur berdasarkan konstanta universal kecepatan cahaya. Satu meter pun didefinisikan dari jarak yang ditempuh sinar laser di ruang hampa dalam 1/299,792,458 detik. Sementara itu, ilmuwan mendefinisikan satuan detik sebagai jumlah waktu yang dibutuhkan atom cesium-133 untuk bergetar 9.192.631.770 kali.

Pada 1979, candela pun ditentukan berdasarkan konstanta fisika. Ia didefinisikan sebagai intensitas cahaya pada arah tertentu dari sebuah sumber yang memancarkan radiasi frekuensi 540 x 1012 hertz dan memiliki intensitas pancaran sebesar 1 per 683 per steradian.

Empat satuan lain, yakni kilogram, ampere, kevin, dan mol, di sisi lain masih diukur berdasarkan objek fisik. Satuan kilogram, misalnya, yang setara dengan 1.000 gram didefinisikan oleh International Prototype Kilogram.

Encyclopædia Britannica menjelaskan bahwa CGPM tahun 2018 menyetujui proposal tentang redefinisi satuan kilogram, ampere, mol, dan kevin yang akan berlaku sejak tanggal 20 Mei 2019. Kilogram pun kini didefinisikan setara dengan 6,62607015 x 10-34 joule detik.

Baca juga artikel terkait FISIKA atau tulisan menarik lainnya Nindias Nur Khalika
(tirto.id - Humaniora)


Penulis: Nindias Nur Khalika
Editor: Maulida Sri Handayani