برای تعیین کیلوگرم، از یک لامپ فلزی در پاریس استفاده می‌شود اما اخیرا محققان انگلیسی و سوئدی فرضیه‌ای را ارائه کرده‌اند که با آن می‌توان این پارامتر را با استفاده از ثابت‌های بنیادین تعریف کرد.
روش جدیدی برای تعریف واحد کیلوگرم بر اساس اثر کوانتومی هال
برای تعیین کیلوگرم، از یک لامپ فلزی در پاریس استفاده می‌شود اما اخیرا محققان انگلیسی و سوئدی فرضیه‌ای را ارائه کرده‌اند که با آن می‌توان این پارامتر را با استفاده از ثابت‌های بنیادین تعریف کرد. آنها دریافته‌اند که مقاومت‌های کوانتومی هال در نیمه‌هادی‌ها و گرافن با عدم قطعیت۸٫۶×۱۰-۱۱ ، برابر هم هستند. این مقاومت با استفاده از تقسیم ثابت پلانک (h) بر مربع بار الکترون (e) بدست آمده و می‌تواند به‌عنوان عددی جهت تعریف کیلوگرم به‌شمار رود.
استاندارد کیلوگرم از ترکیب فلزات ایریدیوم و پلاتین ساخته شده و در اداره بین المللی اوزان و اندازه‌گیری (BIPM) پاریس نگهداری می‌شود. طی ۶۰ سال گذشته، مقایسه‌های مختلف کپی‌ها یکسان از این استاندارد، نشان می‌دهد که وزن این استاندارد در حال تغییر است. بنابراین محققان باید به‌دنبال راه‌های جدیدی جهت تعریف کیلوگرم باشند که مبتنی بر ثابت‌های بنیادین باشد.
رایج‌ترین راه برای این کار “تعادل وات” است که در آن وزن یک ماده را با نیروی الکترومغناطیسی مقایسه می‌کنند. چنین مقایسه‌ای براساس این فرض کار می‌کند که نسبت h/e2 مستقل از جنس ماده است. در تعادل وات از این نسبت و همچنین مقاومت کوانتومی هال استفاده می‌شود تا با کمک آنها مقدار کیلو بر حسب h بدست آید.
اثر هال به ولتاژی گفته می‌شود که در یک ورقه فلزی که از آن جریان عبور می‌کند، برخلاف وجه‌های آن فلز ایجاد می‌شود. برای داشتن این اثر لازم است تا یک میدان مغناطیسی عمود بر ورقه اعمال شود. این میدان موجب می‌شود تا الکترون‌ها به‌سمت یک وجه جریان پیدا کنند. به‌طور معمول، تمایل الکترون به فاکتورهایی نظیر دانسیته الکترون در ماده و ضخامت ورقه بستگی دارد.
اثر هال در ورقه‌هایی اتفاق می‌افتد که بسیار نازک هستند به شکلی الکترون در یک فضای دو بعدی به سر می‌برد. اگر این ورقه در دمای پایین و میدان مغناطیسی بالا قرار داده شود اثر هال اتفاق می‌افتد. اثر هال به‌صورت کوانتایز شده بوده و دارای مقادیری مستقل از فلز به‌کار رفته در آن است. زمانی که ولتاژ هال با جریان عبوری از ورقه مقایسه شود، مقاومت هال برابر خواهد بود با h/e2، که N عدد کامل است.
جی تی جانسن از آزمایشگاه فیزیک ملی (NPL) در انگلستان می‌گوید برای این پدیده هیچ توضیحی وجود ندارد، با این حال تمام آزمایش‌ها حاکی از آن است که این رقم برای مقاومت کوانتومی هال، جهانی است. جانسن می‌افزاید هنوز چالش‌هایی در این پروژه وجود دارد برای مثال نیرویی که توسط کویل مغناطیسی اعمال می‌شود باید با دقت در جهت نیروی جاذبه زمین باشد.
نتایج این تحقیق در نشریه New Journal of Physics به چاپ رسیده است.
