重新定義千克

官員將投票修改國際單位制,將千克等單位的基準不再基於實物,而是基於基本常數

美國的千克20號是幾個“工作標準”之一。

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千克正在縮水。

定義千克質量的官方物體是一個微小的、有139年曆史的鉑銥合金圓柱體,它存放在巴黎附近一個三重鎖定的金庫中。因為它非常重要,科學家幾乎從不把它拿出來;相反,他們使用稱為工作標準的副本。但是,上次他們檢查真正的千克時,他們發現它比所有工作標準重約百萬分之五,後者每次放在天平上都會留下一些金屬原子。這是千克可能很快會被重新定義的原因之一,這次不再透過實物,而是透過基於基本常數的計算。

“當你有一個需要儲存才能作為標準的物體時,[縮水]就是會發生的事情,”美國國家標準與技術研究院(NIST)的物理學家彼得·莫爾說,他是在監督國際單位制(SI)的委員會任職。“另一方面,基本常數不會隨時間變化。”


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千克的重新定義將是計劃中的更大規模的國際單位制改革的一部分,目的是使國際單位制完全依賴於自然常數。來自57個國家的代表將於本月在法國凡爾賽舉行的會議上對擬議的變更進行投票,預計新規則將獲得透過。除了千克之外,安培(電流單位)、開爾文(溫度)和摩爾(物質的量)也將獲得新的定義。這四個單位將分別基於普朗克常數、基本電荷、玻爾茲曼常數和阿伏伽德羅常數。所有這些常數都由實驗室測量確定,其中存在一些固有的不確定性。但是,如果投票成功,使用國際單位制的國家將就每個常數的固定值達成一致,該固定值基於可用的最佳資料,並使用它們來推匯出單位。

重新定義後,舊的千克實物會怎麼樣?科學家們計劃繼續研究它們隨時間推移的情況,而不是把它們送到博物館。“這些實物上有如此多的測量歷史,”NIST的物理學家斯特凡·施拉明格說。“不繼續測量它們是不負責任的。”

克拉拉·莫斯科維茨大眾科學的資深編輯,她在那裡報道天文學、太空、物理學和數學。她已經在大眾科學工作了十年;此前,她曾在Space.com工作。莫斯科維茨曾現場報道過火箭發射、太空梭升空和著陸、亞軌道太空飛行訓練、山頂天文臺等等。她擁有衛斯理大學天文學和物理學學士學位,以及加州大學聖克魯茲分校的科學傳播研究生學位。

更多作者:克拉拉·莫斯科維茨
大眾科學 Magazine Vol 319 Issue 5本文最初以“度量衡”為標題發表於大眾科學雜誌第319卷第5期(),第19頁
doi:10.1038/scientificamerican1118-19
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