在这4个现行的国际单位中,只有质量单位“千克”是用实际物体来定义的。定义“千克”的是一块标准砝码,称作“国际千克原器”,它用90%铂和10%铱制作,存放在法国国际标准局保险箱内的。但这种实物基准易受环境影响,法国的国际千克原器过去100多年来增重了50微克,相当于一个直径为0.4毫米的小沙粒,这导致了与质量有关的测量出现偏差,不能满足现代高精尖科技发展的需求。
国际千克原器(作为一千克的基准)。它放在真空封存的三层玻璃罩内。全球还有许多复制品,作为各国自己校正单位的标淮。
怎样重新定义国际单位?
因此,明年的国际度量衡大会将放弃实物基准,放弃国际千克原器,改用自然常数——普朗克常数作为基准,重新定义质量单位。普朗克常数用字母“h”来表示,相当于两个粒子能够交换的最小能量包或称量子。
美国技术标准局的瓦特天平,用于测量普朗克常数
余下的3个单位,开尔文、摩尔、安培,也将改用自然基本常数来定义:用玻尔兹曼常数定义开尔文,用阿伏加德罗常数定义摩尔,用基本电荷常数定义安培。
为什么用量子作为新基准?
一方面,20世纪以来量子科学的飞速发展,为建立更准确的计量基准提供了基础。