计量学界发生一件大事!你的质量要被重新定义了

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) 。

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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 。
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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 。
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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 。
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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 。

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