「千克」被重新定義:讓質量測量變得更科學、更精確

2020-11-24 人民網

原標題：「千克」被重新定義：讓質量測量變得更科學、更精確

　　在日常生活中，人們買個菜都會涉及到「斤兩」的問題，可見，千克的重要性不言而喻。然而，據《長江日報》報導，近日，美國國家標準與技術研究院（英文簡稱為NIST）公布普朗克常數最精確測量值，並提交國際科學數據委員會（英文簡稱為CODATA），明年國際度量衡委員將以普朗克常數為基準，對質量單位「千克」進行重新定義。那麼，質量單位「千克」為什麼要被重新定義？重新定義「千克」會對我們的生活會產生怎樣的影響？

　　湖北省計量測試技術研究院保存在專用透明盒子內的「千克基準砝碼」

　　重新定義「千克」意在保證其穩定性、準確性

　　國際度量衡委員會為什麼要重新定義「千克」呢？清華大學青年科學家李世松在接受《科技日報》採訪時表示，現有國際單位制的7個基本單位中，除了質量單位「千克」還在沿用100多年前的實物基準以外，其他基本單位都已經改用非實物為基準，所以，質量單位「千克」的穩定性和準確性面臨著重大挑戰。李世松介紹，目前「千克」的定義是以國際千克原器為基準，但問題是，國際千克原器表面會吸附一些肉眼無法察覺的氣體分子和其他雜物，而多年使用也會使國際千克原器出現磨損及劃痕，這些外界因素會導致其質量隨著時間的推移而發生變化，給質量單位「千克」帶來了不確定性。因此，以普朗克常數為基準重新定義「千克」，成為當前國際計量界的首要任務之一。

　　重新定義「千克」使質量測量更科學、更精確

　　國際質量單位「千克」被重新定義其實是件好事。據《長春晚報》報導，重新定義「千克」意味著科學技術的發展可使質量測量變得更科學、更合理、更精確。從科學行業的角度來看，質量測量在飛行器、汽車、化學製品、半導體材料、火箭配藥等領域中都起著至關重要的作用。

　　湖北省計量測試技術研究院力學計量技術研究所副所長、國家一級計量師何運部在接受《長春晚報》採訪時表示：「質量的精準測量支撐著納米技術和石墨烯技術的應用，將提升先進位造中航空發動機的精度、推進精準醫療產業的發展。」此外，我國已經建立了「高準確度真空質量測量系統」，其靈敏度已達到國際先進水平，成功解決了2018年國際質量單位「千克」重新定義後質量量值傳遞技術的關鍵問題，為保障未來我國質量量值與國際等效一致奠定了技術基礎。（孔睿）

　　本文由中科院物理所副研究員羅會仟進行科學性把關，其主要研究領域為超導、電子、電磁、半導體、自動化、中子散射等。

(責編：趙佳(實習生)、申寧)

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    ——明年初，包括「千克」(質量)、「開爾文」(溫度)、「安培」(電流)、「摩爾」(物質的量)在內的4項國際單位將被重新定義。　　平日裡，老百姓買個菜都會涉及「斤兩」的問題，「千克」這一國際單位的重大變革，會給人們生活帶來什麼影響？長江日報記者採訪湖北省計量測試技術研究院力學計量技術研究所副所長、國家一級計量師何運部。他表示，科學技術的發展給質量測量帶來「福利」，質量測量會變得更科學、更合理、更精確。
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  • 「千克」重新定義 不影響日常生活
    ……　　這些是坊間有關「千克」重新定義的種種疑惑。　　近日，美國標準科學研究院(NIST)公布普朗克常數最精確測量值，並提交國際科學數據委員會(CODATA)，明年國際度量衡委員會將以普朗克常數為基準對質量單位「千克」進行重新定義。　　消息發出後，因生活中稱重無處不在，讀者們在評論區對此展開了熱烈的討論。質量單位為什麼要重新定義？
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    圖片來源：BIMP2018年11月，來自60個國家的科學家們一致投票決定，從2019年5月20日開始，科學家們將根據普朗克常量來重新定義千克，該數字是聯繫無線電波的能量與其頻率的常數。由於具體物理對象（如Le Grand K）的無常性，科學家們試圖創造出更不可被改變的標準測量單位，其定義來自於宇宙的基本構建模塊。例如，在1967年，科學家們將「秒」定義為銫-133原子震動9 192 631 770次所用的時間。新的時間標準帶來的好處之一就是全球定位系統技術的發展，該技術要求時間計量的誤差應控制在每天十億分之一秒以內。
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    11月16日，第26屆國際度量衡大會經過60個成員國代表的投票表決，重新定義了千克，新定義以普朗克常數為基準，有一百多年歷史的國際千克原器「大K」即將退出舞臺。安培、開爾文和摩爾的定義也被更新，這是國際單位制於 1960 年正式公布以來最大的一次調整。
  • 千克被重新定義,國際單位制迎來重大變革
    1.定義的基礎變了以千克的現行定義為例，1千克精確等於國際計量局保存的國際千克原器（IPK）的質量。國際千克原器是一塊鉑銥合金圓柱體，用三層玻璃鐘罩保護，最外一層抽成半真空，以防止空氣和雜質進入。此次，用基本物理常數普朗克常數h重新定義千克後，質量單位將更加穩定，我們不必擔心國際千克原器質量漂移可能給全球質量量值統一帶來的問題。2.定義的時空變了。物理定律是放之宇宙而皆準的，但測量卻有不少的人為因素。
  • 「千克」被重新定義 物理教材將修訂
    質量單位「千克」作為最後一個仍由實物定義的SI單位，也將改由常數定義。中國計量科學研究院院長方向說，一個多世紀以來，1千克的質量都是由「國際千克原器」——一塊高爾夫球大小的鉑銥合金圓柱體來定義，即1千克等於國際千克原器的質量。修訂後，千克將採用普朗克常數h的固定數值定義。
  • ——「千克」被重新定義
    常用的質量單位「千克」，與我們生活息息相關，是人們再熟悉不過的了。但如今，「千克」這一單位要被重新定義了。未來，千克將以符號為h的普朗克常數定義，質量基本單位將會更加穩定，量值傳遞更加可靠。不用再擔心國際千克原器「大K」的質量發生變化，更不必擔心它如果丟失、損壞，可能給全球質量量值統一帶來災難。未來，新的計量單位的復現將不再依賴「大K」。在新定義下，它取決於實驗方法。就我國來說，目前中國計量科學研究院已獨立建立了基於新定義的千克復現裝置，預計將於2019年獲得等效的千克定義量值。
  • 「千克」被重新定義 中學物理教材將改寫
    根據決議，質量單位「千克」、電流單位「安培」、溫度單位「開爾文」、物質的量單位「摩爾」4個國際單位制基本單位將改由常數定義，從而更具有穩定性和普適性，並將於2019年5月20日「世界計量日」當天正式生效。加之此前對時間單位「秒」、長度單位「米」和發光強度單位「坎德拉」的重新定義，至此，國際計量單位制的7個基本單位全部實現由基本物理常數定義。
  • 剛剛「千克」被重新定義!大K從此成為歷史
    第26屆國際計量大會通過投票重新定義了「千克」——基布爾秤將取代使用一個世紀的鉑-銥合金圓柱體「大K」，成為千克的新標準。在此之前，千克是目前唯一仍然使用實物進行定義的單位。自1889年以來，全世界的千克定義基準都是保存在巴黎秘密地下室內的一個鉑-銥合金圓柱體。但千克之源本身的質量正在變小，這促使國際度量衡大會於2011年決定將千克和量子力學常數掛鈎，進行重新定義。重新定義千克的過程，涉及自然科學界最為複雜困難的測量。
  • 標準 |「千克」將重新定義
    國際度量衡委員會（CIPM）計劃在2018 年 11 月召開大會，對質量單位「千克」 進行重新定義，改用普朗克常數測量值為基準。
  • 千克的定義變了
    國際千克原器失準，改用不依賴物理實物的自然常數計量　　根據現行定義，1千克精確等於國際計量局保存的國際千克原器（IPK）的質量。而國際千克原器則是一塊高爾夫球大小的鉑銥合金圓柱體，別名「大K」。　　為了保證質量穩定，「大K」自誕生起一直被安放在巴黎郊區的一個保險箱裡，並受到嚴密監控。
  • 被重新定義的千克單位:這些統一的度量衡體系都是怎麼來的?
    因此，在1779年，法國政府將千克定義為一個鉑圓柱體的質量，這個鉑圓柱體的質量儘可能地等於此前千克基於水的理想定義。1889年，在巴黎舉行的度量衡大會的代表決定使用另一個物理原型：這個物理原型的質量將會被定義為是1千克，在製造的時候這個物理原型被精心製造成1799年的千克重量。