计量学界发生一件大事!你的质量要被重新定义了

出品:科普中国

建造:陈星

监制:中国科学院计较机收集信息中间

本年,在计量学界将会发生一件年夜事,那就是:质量单元“千克”将要被从头界说了!

今朝,1千克的界说就是“国际千克原器的质量”,这个原器存放在位于巴黎的国际计量局的保险柜里。千克是今朝国际单元制根基单元中独一仍利用什物进行界说的单元。其他的六个根基单元是米(长度),秒(时候),开尔文(温度),安培(电流),摩尔(物质的量)和坎德拉(发光强度)。

千克界说的演变史:从什物到根基物理常量

千克最初的界说是4 ℃时一立方分米水的质量,这是1799年由法国科学家提出来的,并以这个尺度建造了纯铂的千克原器作为1千克的国际尺度。过了快要一个宿世纪,因为铂铱合金加倍不变,1889年科学家们用铂铱合金取代了纯铂的千克原器,然后这个千克原器一向被利用到此刻。也就是说,我们利用的千克的界说一向是以国际千克原器这个什物为尺度的。如许的千克界说固然简单,可是却存在一些底子性的坚苦。

国际千克原器(图片来历于收集)

起首,经由过程长时候的不雅察,人们发现,这个什物的保留并不轻易。尽管保留前提几乎无可抉剔,可是国际千克原器的质量仍是会跟着时候的推移会发生细小的转变,这是一个问题。因为千克原器是千克界说的基准,它质量的改变意味着其他所有工具质量的改变。

别的一个问题就是,为了避免对国际千克原器造当作毁伤,国际千克原器不克不及经常性利用,这就给分歧尝试室对千克的测量带来很年夜的未便。

物理学中诸多的物理量都和千克有关,例如牛顿(力学单元),瓦特(功率单元),焦耳(能量单元)等,是以,千克原器任何轻细改变城市引起其他物理量界说的紊乱。

为了有用杜绝这种紊乱,早在2005年,国际计量委员会(CIPM)就已经建议以根基物理常量为根本,对千克进行从头界说。 在2010年国际计量委员会决议,以普朗克常数为根本从头界说千克,之后2011年国际怀抱衡年夜会赞成了该提议,并打算在2018年正式实施。

普朗克常数创始人马克斯·普朗克(图片来历于收集)

普朗克常数:从头界说千克

要用普朗克常数对千克进行从头界说,就需要对普朗克常数进行更为切确地测量,今朝这一工作正在进行傍边。普朗克常数的精确数值已经从6.626 070 040 x 10^-34 kg·m^2/s变为6.626069934 x 10^-34 kg·m^2/s,不确定度从0.000000081 × 10^-34提高到了0.000000013 × 10^-34。获得切确的普朗克常数之后,就可以利用瓦特天平来对证量进行切确地测量。

瓦特天平是一套十分复杂的均衡系统(图片来历于收集)

那么为什么要用普朗克常数从头界说千克呢?原因如下:普朗克常数是物理学中最根基的常数之一,并且和它有关的量可以较为切确地测量,这也就意味着普朗克常数也能被切确地测量。

普朗克常数的单元是m^2 kg / s,除了kg之外,其他长度(m)和时候(s)都有着很好的界说,且易于测量,是以选用普朗克常数来界说千克是一个比力好的选择。并且新界说很轻易被宿世界各地的尝试室反复,因为只要拥有一台瓦特天平,按照普朗克常数将响应的仪器参数设置准确,那么得出的质量就是一千克,这将会年夜风雅便分歧尝试室对证量的切确测量和利用。

当然,日常糊口中利用的千克并不受影响,因为如许的界说并没有改变原有千克的巨细,只是将千克的界说根本改变了,使它变得更轻易反复和利用,加倍不变。

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  • 发表于 2018-01-04 00:00
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