消亡的千克!永恒的千克!


Four of the base SI units, including the kilogram and mole, are set to be redefined

计量科学界正计划重新定义国际单位制七个基本单位中的四个——千克、摩尔、安培和开尔文。10月21日,在法国召开的第24届国际计量大会的代表们经过讨论后同意,这些基本单位的现有定义已经过时,需要重新定义以适应21世纪

Amedeo Avogadro mole redefined
Avogadro’s constant was named in honour of the Italian chemist for his contributions to the field
关于基本单位千克的定义已经争论达数十年,并促使了这次改变。最初的国际千克原器是在1879年铸造的圆柱体铂铱合金。多年来,因为许多不完全清楚的原因,其质量发生了改变,可能原因包括表面化学变化或制造过程中吸附的氮气或氧气不断浸出。

多年以来,计量界一直不同意采用新的定义方式,但是现在他们已经接受国际计量局基本单位咨询委员会的建议。接受新定义的决议在一定程度代表了该委员会主席、英国雷丁大学化学光谱学名誉教授Ian Mills个人的胜利。

“关于重新定义,我们进行了大量的争论,并一直在从事这方面的研究,”Mills说道。 “ 这件事情必须得到全世界范围内每个人的认可。”

委员会建议千克单位定义应该用普朗克常数进行定义。“我们需要真正不会发生变化的定义,”Mills说。新定义是:“千克就是一个基于普朗克常数的固定值6.6260693×10-34joule-seconds(焦耳每秒)。 ” 

千克单位能用普朗克常数进行定义,因为普朗克常数的单位与作用力的单位是相等的,即Js=kg m2s-1,秒和米分别以铯原子钟的跃迁频率和光在真空中的速度固定数值定义的。因此,确定单位kg m2s-1的大小将对千克单位的定义产生影响。

重新定义千克单位的时候,也是提议对其它三个国际基本单位重新定义的好机会,从而“整理这个体系”,Mills表示。摩尔目前的定义,是基于每12克C-12分子的质量等于1摩尔,这一定义已经被改为:“每摩尔含有的阿伏加德罗常数(Avagadro constant)为确切的6.0221415×1023个,即等于1摩尔。”Mills认为当前的定义显得有点呆滞。他还建议对基本单位安培和开尔文重新定义。 

Mills建议的新定义尚未批准,预计它们会在未来的计量全体大会上通过。“这些建议得到采纳还需要几年的时间,但是我们已经越过了最大的障碍,”Mills说。“现在还不能完全确定,但是我们最终能实现。” 

Mills强调新的定义将不会影响科学家们的日常工作。但是,他补充道:“对所有形式的基础科学都用到的基本单位进行定义,有足够多的理由证明其是非常重要的,例如,在基础物理学、全球卫星定位系统和其它需要非常精确限制的计时领域。” 

剩下的三个基本单位——秒、米和坎德拉,其定义将维持不变。 

Simon Hadlington