在這4個(gè)現(xiàn)行的國際單位中,只有質(zhì)量單位“千克”是用實(shí)際物體來定義的。定義“千克”的是一塊標(biāo)準(zhǔn)砝碼,稱作“國際千克原器”,它用90%鉑和10%銥制作,存放在法國國際標(biāo)準(zhǔn)局保險(xiǎn)箱內(nèi)的。但這種實(shí)物基準(zhǔn)易受環(huán)境影響,法國的國際千克原器過去100多年來增重了50微克,相當(dāng)于一個(gè)直徑為0.4毫米的小沙粒,這導(dǎo)致了與質(zhì)量有關(guān)的測量出現(xiàn)偏差,不能滿足現(xiàn)代高精尖科技發(fā)展的需求。
國際千克原器(作為一千克的基準(zhǔn))。它放在真空封存的三層玻璃罩內(nèi)。全球還有許多復(fù)制品,作為各國自己校正單位的標(biāo)淮。
怎樣重新定義國際單位?
因此,明年的國際度量衡大會將放棄實(shí)物基準(zhǔn),放棄國際千克原器,改用自然常數(shù)——普朗克常數(shù)作為基準(zhǔn),重新定義質(zhì)量單位。普朗克常數(shù)用字母“h”來表示,相當(dāng)于兩個(gè)粒子能夠交換的最小能量包或稱量子。
美國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)局的瓦特天平,用于測量普朗克常數(shù)
余下的3個(gè)單位,開爾文、摩爾、安培,也將改用自然基本常數(shù)來定義:用玻爾茲曼常數(shù)定義開爾文,用阿伏加德羅常數(shù)定義摩爾,用基本電荷常數(shù)定義安培。
為什么用量子作為新基準(zhǔn)?
一方面,20世紀(jì)以來量子科學(xué)的飛速發(fā)展,為建立更準(zhǔn)確的計(jì)量基準(zhǔn)提供了基礎(chǔ)。