重新定义千克

官员将投票修改国际单位制,将千克等单位的基准不再基于实物,而是基于基本常数

美国的千克20号是几个“工作标准”之一。

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千克正在缩水。

定义千克质量的官方物体是一个微小的、有139年历史的铂铱合金圆柱体,它存放在巴黎附近一个三重锁定的金库中。因为它非常重要,科学家几乎从不把它拿出来;相反,他们使用称为工作标准的副本。但是,上次他们检查真正的千克时,他们发现它比所有工作标准重约百万分之五,后者每次放在天平上都会留下一些金属原子。这是千克可能很快会被重新定义的原因之一,这次不再通过实物,而是通过基于基本常数的计算。

“当你有一个需要保存才能作为标准的物体时,[缩水]就是会发生的事情,”美国国家标准与技术研究院(NIST)的物理学家彼得·莫尔说,他是在监督国际单位制(SI)的委员会任职。“另一方面,基本常数不会随时间变化。”


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千克的重新定义将是计划中的更大规模的国际单位制改革的一部分,目的是使国际单位制完全依赖于自然常数。来自57个国家的代表将于本月在法国凡尔赛举行的会议上对拟议的变更进行投票,预计新规则将获得通过。除了千克之外,安培(电流单位)、开尔文(温度)和摩尔(物质的量)也将获得新的定义。这四个单位将分别基于普朗克常数、基本电荷、玻尔兹曼常数和阿伏伽德罗常数。所有这些常数都由实验室测量确定,其中存在一些固有的不确定性。但是,如果投票成功,使用国际单位制的国家将就每个常数的固定值达成一致,该固定值基于可用的最佳数据,并使用它们来推导出单位。

重新定义后,旧的千克实物会怎么样?科学家们计划继续研究它们随时间推移的情况,而不是把它们送到博物馆。“这些实物上有如此多的测量历史,”NIST的物理学家斯特凡·施拉明格说。“不继续测量它们是不负责任的。”

克拉拉·莫斯科维茨大众科学的资深编辑,她在那里报道天文学、太空、物理学和数学。她已经在大众科学工作了十年;此前,她曾在Space.com工作。莫斯科维茨曾现场报道过火箭发射、航天飞机升空和着陆、亚轨道太空飞行训练、山顶天文台等等。她拥有卫斯理大学天文学和物理学学士学位,以及加州大学圣克鲁兹分校的科学传播研究生学位。

更多作者:克拉拉·莫斯科维茨
大众科学 Magazine Vol 319 Issue 5本文最初以“度量衡”为标题发表于大众科学杂志第319卷第5期(),第19页
doi:10.1038/scientificamerican1118-19
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