千克的定义变了


千克的定义变了

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【千克的定义变了】国际千克原器“大K” 。新华社发
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中国千克重新定义复现装置 。中国计量科学研究院供图
11日 , 国家市场监督管理总局召开新闻发布会 , 介绍质量单位“千克”、电流单位“安培”、温度单位“开尔文”、物质的量单位“摩尔”的新定义 , 并宣布明年5月20日起 , 作为国际计量局的成员 , 中国将与全球其他国家一致启用新修订后的国际单位制 。
国际千克原器失准 , 改用不依赖物理实物的自然常数计量
根据现行定义 , 1千克精确等于国际计量局保存的国际千克原器(IPK)的质量 。而国际千克原器则是一块高尔夫球大小的铂铱合金圆柱体 , 别名“大K” 。
为了保证质量稳定 , “大K”自诞生起一直被安放在巴黎郊区的一个保险箱里 , 并受到严密监控 。“只有国际计量局局长、国际计量局主席、法国国家档案馆馆长同时在场 , 才能开启保险箱 。”中国计量科学研究院院长方向说 , 国际计量局各成员国按照一样的大小、原材料复制了若干个复制品 , 来保证全球计量标准的一致 。中国计量科学研究院就保存了3个 , 目前有效的还有两个 。
各国保存的复制品 , 会定期到国际计量局与“大K”进行校准 , 但130年之后 , 复制品的平均水平与“大K”发生了50微克偏差 。
这其中 , 可能有复制品因存放、运输等问题而导致的质量变化 , 但也无法排除“大K”本身出现了质量漂移 。“实物基准一旦制成 , 总会有一些不易控制的物理、化学过程使它的特性发生缓慢的变化 。哪怕落上一粒尘埃 , ‘大K’保存的量值也会有所变化 。至今 , ‘大K’的质量是否发生了变化 , 变化了多少仍是一个谜 。”方向说 。
鉴于实物本身的不稳定性 , 国际计量界一直致力于建立一个不依赖于实物原器的测量体系 。20世纪以来 , 随着量子技术的发展 , 人类对各种物理量的测量准确度得到了极大的提高 。科学家发现 , 这些常数比实物稳定百万倍 , 并将其数值固定了下来 。于是 , 科学家们开始探讨采用物理常数来定义国际计量单位 。
在11月16日举行的第二十六届国际计量大会上 , 经包括中国在内的53个成员国集体表决 , 全票通过了关于“修订国际单位制(SI)”的1号决议 。未来 , 千克将以符号为h的普朗克常数定义 , “大K”正式退役 。“改用普朗克常数定义千克后 , 我们将不必担心‘大K’的质量发生变化 , 更不必担心国际千克原器丢失、损坏可能给全球质量量值统一带来的毁灭性灾难 。”方向说 。
国际单位制的变化不会影响人们日常的生产生活
除了千克 , 在本届国际计量大会上 , 电流单位“安培”、温度单位“开尔文”、物质的量单位“摩尔”等3个国际单位制的定义也将由常数定义 , 并于明年的世界计量日5月20日正式生效 。加之此前对时间单位“秒”、长度单位“米”和发光强度单位“坎德拉”的重新定义 , 至此 , 国际计量单位制的7个基本单位全部实现由常数定义 。
国际单位制重新定义后 , 会对日常生活产生什么影响呢?


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