Det är officiellt nu. Ljusets hastighet är exakt 299 762 458 meter per sekund. Det finns ingen tvetydighet om det, ingen av dessa ”felmarkeringar” med vilka vetenskapsmännen anger de osäkerheter som är inneboende i varje mätning. Värdet på denna grundläggande naturkonstant har fastställts godtyckligt genom ett internationellt fiat.

Men genom att anta ett fast värde för ljusets hastighet försöker inte generalkonferensen för mått och vikt att föregripa naturen. I stället gav den den 20 oktober världen en mer exakt längdstandard, där metern nu härleds från färgen på en laserstråle med hjälp av den överenskomna ljushastigheten.

Därmed har konferensen tagit ett stort steg mot att förenkla vårt system för mått och vikt så att åtminstone några av de grundläggande enheterna baseras direkt på tid.

Metern definieras nu officiellt som den sträcka som ljuset färdas, i vakuum, på den otroligt korta tidsperioden en sekund dividerat med 299 762 458. De längdenheter som används för att beskriva höjden på ett berg eller räckvidden på din underarm är således direkt knutna till sekunden. En dag kan till exempel kilogrammet också baseras på tid.

Astronomer har länge varit vana vid att använda tid för att definiera en längdenhet med hjälp av ljusets hastighet. Ljusåret, som de anger avståndet till en stjärna med, är den sträcka som ljuset färdas på ett år. Men detta har hittills inte varit fallet för de grundläggande standarenheter (såsom meter, kilogram, sekund eller ampere) som enligt internationell överenskommelse ligger till grund för alla andra mätsystem. Till och med ljusåret hänvisas i slutändan till standardmetern.

Hur som helst har denna standard hittills i princip varit en längd. En gång var det bokstavligen avståndet mellan två märken på en platina-iridiumstång som hålls av Internationella byrån för mått och vikt i Paris. År 1960 hade detta dock blivit alldeles för grovt för fysikernas och astronomernas precisionsmätningar. Därför omdefinierades metern till 1 650 763,73 våglängder av det orangeröda ljus som avges av en krypton-86-lampa (krypton-86 är en av flera former av detta grundämne). Nu har även denna standard blivit alltför oprecis för vetenskapens behov.

Detta sökande efter allt större precision är vad som har drivit metrologerna att basera längdenheten på sekunden i stället för på ett faktiskt fysiskt avstånd. ”Huvudskälet till detta är att sekunden är den mest exakta av alla basenheter”, förklarar Kenneth W. Evenson vid amerikanska National Bureau of Standards (NBS). Den kan mätas med bättre än en del på 10 000 miljarder. Kryptonmätaren var exakt till ungefär 4 delar på en miljard.

Det viktigaste verktyget för att knyta mätaren till sekunden är lasern. Ljusets våglängd är matematiskt relaterad till dess frekvens – våglängden är bara ljusets hastighet dividerad med frekvensen. Enligt Evenson kan frekvensen mätas 1 000 till 10 000 gånger så exakt som våglängden.

En laser ger den typ av ren och stabil ljuskälla som behövs för detta precisionsarbete. Med hjälp av en spegel kan man sedan få detta ljus att interagera med sig självt för att skapa ett karakteristiskt mönster av ljusa och mörka linjer som kallas fransar. Avståndet mellan dessa fransar är direkt relaterat till ljusets våglängd. Eftersom våglängden beräknas exakt utifrån ljusets frekvens behöver en metrolog bara räkna det lämpliga antalet fransar – det vill säga det lämpliga antalet våglängder – för att lägga ut en standardmätare, förklarar Evenson.

Då frekvensmätningen är direkt kopplad till tidsmätningen, är noggrannheten i frekvensmätningarna, och därmed precisionen hos standardmätaren, nu direkt kopplad till precisionen hos atomklockan, den mest exakta av alla nuvarande standarder för vikter och mått.

Det arbete som Evenson och hans kollegor vid NBS-laboratoriet i Boulder, Colo.., bidrog till att uppmuntra General Conference on Weights and Measures att anta den nya definitionen av metern. Redan nu, säger han, är standardmätaren tio gånger så exakt som när den baserades på kryptonljusets våglängd. Han tillägger att det inte borde vara några svårigheter att uppnå ytterligare en tiofaldig förbättring av noggrannheten.

Men hur är det med andra enheter? Är det realistiskt att försöka basera till exempel kilogrammet på tidsmätningar, nu när detta har gjorts för metern? Evenson säger att han inte kan föreställa sig hur man skulle kunna göra detta för grader av temperatur eller ampere av elektrisk ström. Men han säger att det kan vara möjligt att göra det för kilogrammet genom att mäta avståndet mellan atomer i kiselkristaller. Om antalet atomer i en standardvolym av en sådan kristall skulle kunna mätas noggrant skulle detta kunna vara ett sätt att definiera massa (dvs. kilogram) i termer av längd. Med metern och kilogrammet knutna till sekunden, säger Evenson, ”skulle man alltså kunna göra ett ganska bra jobb med att minska antalet basenheter i termer av sekunden”

.