物理

千克標準新定義

國際基本單位的標準全面改變。

撰文/莫斯柯維茨(Clara Moskowitz)
翻譯/邱淑慧

物理

千克標準新定義

國際基本單位的標準全面改變。

撰文/莫斯柯維茨(Clara Moskowitz)
翻譯/邱淑慧


一公斤的標準正在變輕。


世界各國用來定義一公斤(或稱千克)的原器,是個有139年歷史的鉑銥合金圓柱,放在法國巴黎附近一個有三道鎖的保險庫中。因為它很重要,科學家幾乎不曾拿出來,而是以「工作標準」(working standard)的複製品替代。但最近一次他們檢查公斤原器,發現比所有的工作標準大約重了50微克,原因是每次擺放工作標準在天平上會留下一些金屬原子。這是需要重新定義公斤的原因之一,我們依據的不再是實際物體,而是經由物理學的基本常數計算而得。


莫爾(Peter Mohr)是美國國家標準與技術局(NIST)物理學家,負責督導國際單位制(SI)委員會,他說:「此(變輕)情況會發生在當你保存一個物體做為標準,但基本常數不會隨著時間改變。」


重新定義公斤,是一項更大規模變革計畫的一部份,這項計畫要使國際單位制完全依據基本常數。今年11月13~16日在法國凡爾賽舉辦的研討會中,57國的代表針對這項變革投票,已經通過新的規則。與公斤一同重新定義的是安培(電流單位)、克耳文(溫度)以及莫耳(物質的量)。這四者分別依據普朗克常數、基本電荷、波茲曼常數以及亞佛加厥常數,這些常數都由實驗室測量,有已知的不準度。這次投票通過,意味著使用國際單位制的國家同意依據每一個常數可測得最佳資料的一個固定值,訂定出基本單位。


重新定義公斤之後,舊的公斤原器該怎麼辦?與其把它們打包放在博物館內,科學家打算繼續研究它們如何隨著時間而變化。NIST的物理學家史蘭明格(Stephan Schlamminger)說:「這些物品承載著太多測量史,不繼續測量它們,太不負責任了。」