Mengapa Definisi 1 Kilogram Diubah Setelah Lebih dari 100 Tahun

---

Selama lebih dari satu abad, standar satu kilogram bergantung pada sebuah benda fisik yang disimpan dengan sangat hati-hati di Prancis. Benda tersebut dikenal sebagai International Prototype of the Kilogram (IPK), sebuah silinder yang terbuat dari paduan platinum dan iridium.

Cara tersebut akhirnya berubah. Sejak 20 Mei 2019, kilogram tidak lagi didefinisikan berdasarkan massa sebuah benda tertentu. Satuan kilogram dalam Sistem Satuan Internasional atau SI sekarang didefinisikan melalui salah satu konstanta fundamental alam yaitu konstanta Planck.

Perubahan ini mungkin tidak terasa ketika kita membeli satu kilogram beras, buah, gula atau menimbang barang. Namun bagi dunia ilmu pengetahuan dan metrologi, perubahan tersebut menjadi salah satu pembaruan penting dalam sejarah sistem pengukuran modern.

Informasi Singkat

DATA ONLINE COMM LINK

Kilogram (kg) merupakan satuan dasar SI untuk massa. Sejak 20 Mei 2019, kilogram didefinisikan dengan menetapkan nilai numerik konstanta Planck h tepat sebesar 6,62607015 × 10⁻³⁴ J·s.

Massa dan berat sebenarnya berbeda. Massa merupakan sifat benda yang dinyatakan antara lain dalam kilogram, sedangkan berat merupakan gaya akibat gravitasi dan secara ilmiah dinyatakan dalam newton.

SOURCE DATA BIPM

Apa yang Sebenarnya Berubah dari Kilogram?

Sebelum tahun 2019, kilogram memiliki posisi yang cukup unik di antara satuan dasar SI karena definisinya masih bergantung pada sebuah objek buatan manusia.

Objek tersebut adalah International Prototype of the Kilogram atau IPK. Selama bertahun-tahun, massa IPK dianggap tepat satu kilogram dan menjadi acuan bagi standar massa di berbagai negara.

Masalahnya, benda fisik bukan standar ideal yang dapat dianggap benar-benar tidak berubah selamanya. Permukaannya dapat mengalami kontaminasi, proses pembersihan dapat memengaruhinya dan perubahan yang sangat kecil sekalipun menjadi persoalan ketika pengukuran dilakukan dengan tingkat presisi tinggi.

BIPM pernah menemukan adanya perbedaan massa antara prototipe internasional dan berbagai salinan kilogram yang digunakan sebagai standar nasional. Selisih tersebut memang sangat kecil dan tidak berpengaruh pada kehidupan sehari-hari, tetapi penting dalam dunia metrologi.

Referensi: BIPM — The International System of Units

Mengenal International Prototype of the Kilogram

IPK merupakan silinder yang dibuat dari paduan sekitar 90 persen platinum dan 10 persen iridium. Prototipe ini menjadi dasar definisi kilogram selama lebih dari satu abad.

IPK disimpan oleh Bureau International des Poids et Mesures atau BIPM di Sèvres dekat Paris Prancis. Sejumlah negara juga memiliki prototipe massa yang digunakan dalam rantai kalibrasi standar nasional.

Secara berkala, prototipe tersebut dibandingkan untuk memastikan konsistensi pengukuran massa. Namun muncul pertanyaan penting. Jika massa beberapa prototipe tampak berubah relatif terhadap satu sama lain, prototipe mana yang sebenarnya berubah?

Ketika definisi satu kilogram bergantung pada sebuah benda, tidak ada acuan alam yang sepenuhnya independen untuk menjawab pertanyaan tersebut.

Mengapa Kilogram Harus Didefinisikan Ulang?

Para ilmuwan menginginkan sistem pengukuran yang tidak bergantung pada lokasi sebuah benda, kondisi penyimpanan maupun perubahan fisik material.

Solusinya adalah mendefinisikan satuan SI berdasarkan konstanta fundamental alam.

Konsep serupa sebenarnya sudah digunakan pada satuan lainnya. Meter berkaitan dengan nilai tetap kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Detik didefinisikan menggunakan frekuensi transisi tertentu pada atom cesium-133.

Pada Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran atau CGPM ke-26 tahun 2018, revisi besar terhadap Sistem Satuan Internasional disepakati. Definisi baru tersebut mulai berlaku secara resmi pada 20 Mei 2019 bertepatan dengan World Metrology Day.

Bukan hanya kilogram yang mendapat definisi baru. Revisi SI tersebut juga mencakup ampere, kelvin dan mole sehingga satuan dasar SI memiliki fondasi yang semakin kuat pada konstanta alam.

Referensi: BIPM — SI Defining Constants

Definisi Kilogram yang Digunakan Sekarang

Dalam SI modern, kilogram didefinisikan dengan mengambil nilai numerik tetap dari konstanta Planck sebesar:

h = 6,62607015 × 10⁻³⁴ J·s J·s = kg·m²·s⁻¹

Nilai tersebut bersifat tepat dalam Sistem Satuan Internasional. Artinya, bukan lagi konstanta Planck yang diukur berdasarkan kilogram. Sebaliknya, kilogram didefinisikan melalui nilai tetap konstanta Planck.

Karena satuan konstanta Planck melibatkan kilogram, meter dan detik, definisi kilogram terhubung langsung dengan sistem pengukuran modern yang juga menggunakan konstanta fundamental.

Bagaimana Standar Satu Kilogram Dibuat Sekarang?

Menentukan kilogram melalui konstanta Planck tidak berarti laboratorium cukup memasukkan angka ke kalkulator kemudian mendapatkan sebuah benda bermassa satu kilogram. Definisi tersebut harus direalisasikan melalui eksperimen dengan tingkat presisi sangat tinggi.

Salah satu teknologi yang digunakan adalah Kibble balance yang sebelumnya dikenal sebagai watt balance.

MassaSebuah massa ditempatkan pada sistem pengukuran Kibble balance.

ListrikGaya mekanik dibandingkan dengan besaran listrik yang dapat ditelusurkan ke standar kuantum.

PengukuranHubungan besaran mekanik dan listrik memungkinkan massa direalisasikan berdasarkan konstanta fundamental.

Selain Kibble balance, terdapat metode lain seperti X-ray Crystal Density atau XRCD yang menggunakan kristal silikon dengan kemurnian sangat tinggi.

Keuntungan utamanya adalah standar kilogram tidak lagi bergantung pada satu artefak yang disimpan di satu lokasi tertentu.

Referensi: BIPM — Mass Metrology

Apakah Satu Kilogram Sekarang Berubah?

Tidak. Perubahan definisi dirancang agar tidak mengubah kilogram dalam penggunaan sehari-hari.

Satu kilogram beras sebelum 20 Mei 2019 tetap setara dengan satu kilogram beras setelah definisi baru diberlakukan. Timbangan rumah, timbangan pasar dan timbangan dapur juga tidak perlu diganti hanya karena definisi kilogram diperbarui.

Perbedaannya berada pada fondasi ilmiah di balik satuan tersebut.

Sebelumnya rantai pengukuran massa pada akhirnya ditelusurkan kepada sebuah artefak fisik. Sekarang fondasinya ditelusurkan kepada konstanta fundamental alam.

Apa yang Terjadi dengan Kilogram Lama di Prancis?

IPK tidak dibuang setelah definisi baru berlaku. Artefak bersejarah tersebut tetap disimpan dan masih memiliki nilai penting bagi penelitian metrologi.

Perbedaannya adalah IPK sekarang bukan lagi definisi satu kilogram. Massanya dapat diperlakukan sebagai sebuah besaran yang diukur berdasarkan sistem SI modern.

Perubahan ini menunjukkan pergeseran besar dalam ilmu pengukuran. Standar massa tidak lagi bergantung kepada kondisi satu benda buatan manusia.

Massa dan Berat Sebenarnya Berbeda

Dalam percakapan sehari-hari kita sering mengatakan berat seseorang adalah 60 kilogram. Kalimat tersebut mudah dipahami tetapi secara fisika kilogram sebenarnya merupakan satuan massa.

Berat merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada suatu massa dan secara sederhana dapat ditulis:

W = m × g Berat = massa × percepatan gravitasi

Seseorang yang mempunyai massa 60 kg tetap memiliki massa 60 kg ketika berada di Bulan. Namun beratnya menjadi jauh lebih kecil karena gravitasi Bulan lebih lemah daripada gravitasi Bumi.

Karena itu dalam Sistem Satuan Internasional, massa dinyatakan dalam kilogram sedangkan gaya termasuk gaya berat dinyatakan dalam newton.

Apa Itu Metrologi?

Metrologi adalah ilmu tentang pengukuran dan tidak sama dengan meteorologi yang mempelajari atmosfer, cuaca dan berbagai fenomena yang berkaitan dengannya.

Walaupun namanya terdengar mirip, kedua bidang tersebut berbeda.

Metrologi memiliki peran sangat luas. Ketika timbangan di pasar menunjukkan satu kilogram, alat ukur di pabrik menentukan ukuran komponen atau laboratorium mengukur zat dalam jumlah sangat kecil, semuanya membutuhkan sistem pengukuran yang dapat dipercaya.

Itulah sebabnya redefinisi kilogram mempunyai arti yang jauh lebih besar daripada sekadar mengganti sebuah anak timbangan.

Mengapa Definisi Baru Kilogram Penting?

Universal

Definisi kilogram tidak lagi bergantung pada satu artefak yang berada di satu tempat.

Presisi

Memberikan fondasi lebih kuat bagi pengukuran massa berpresisi tinggi.

Stabil

Konstanta fundamental tidak mengalami kontaminasi atau perubahan fisik seperti benda buatan manusia.

Teknologi

Mendukung kebutuhan sains, industri dan teknologi pengukuran modern.

Bagi kita, satu kilogram tetap terasa sama seperti sebelumnya. Namun di balik angka sederhana yang muncul pada timbangan sekarang terdapat hubungan antara mekanika, listrik, fisika kuantum dan konstanta fundamental alam.

Ketika suatu hari kita membeli satu kilogram kopi atau beras, angka 1 kg pada timbangan tersebut sebenarnya memiliki sejarah ilmiah panjang. Dari sebuah silinder platinum-iridium yang dijaga ketat di Prancis, kilogram akhirnya berkembang menjadi satuan yang definisinya tidak lagi bergantung kepada sebuah benda tertentu.

Referensi Utama

Informasi teknis artikel ini dapat diperiksa melalui dokumentasi resmi Bureau International des Poids et Mesures dan halaman SI Defining Constants.