科学家重新定义四个基本公制单位:千克、安培、开尔文和摩尔

2022-02-27 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:996 /
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经过几十年开创性的实验室工作,世界科技界于2018年11月16日走到一起,重新定义千克(kg)、安培(A)、开尔文(K)和摩尔(mol)& # 8212;国际单位制(SI)的七个基本单位中的四个,非正式地称为公制。此次活动是第26届国际度量衡大会,由国际度量衡局在法国凡尔赛主办。......

经过几十年开创性的实验室工作,世界科技界于2018年11月16日走到一起,重新定义千克(kg)、安培(A)、开尔文(K)和摩尔(mol)& # 8212;国际单位制(SI)的七个基本单位中的四个,非正式地称为公制。此次活动是第26届国际度量衡大会,由国际度量衡局在法国凡尔赛主办。新定义将于2019年5月20日世界计量日生效,这一天是为了庆祝1875年国际标准协会的成立。

A replica of the prototype of the kilogram at the Cité des Sciences et de l’Industrie in Paris, France. Image credit: Japs / CC BY-SA 3.0.

法国巴黎科学与工业城的千克原型复制品。影像学分:日本/ CC BY-SA 3.0。

目前,只有一个真正的公斤,被称为勒格兰德克,它被固定在巴黎郊外的一个金库里,用于校准世界各地的所有质量测量。

Le Grand K由铂铱合金制成,像任何合金一样,可能会通过吸收空气中的分子或通过清洗使其流失而随时间发生变化。

然而,即使这些令人难以置信的微小变化也意味着该人工制品对于预期的未来高级研究和技术应用来说不再足够精确。

在过去的四十年里,随着量子科学的进步,科学家们以非凡的精度测量了自然常数,如光速和普朗克常数。

利用这些常数和量子力学方程的组合,他们创建了用于测量质量、电流、温度和摩尔的修正的国际单位制单位,这些单位比像勒格兰德k这样的人工产物至少稳定一百万倍。

This card displays the fundamental constants and other physical values that will define a revised International System of Units. Image credit: Stoughton / NIST.

这张卡片显示了基本常数和其他物理值,它们将定义修订后的国际单位制。影像学分:斯托顿/ NIST。

自17世纪以来,科学家们一直梦想拥有一个可以随时随地实现的精确测量系统。

到处相同的量子现象已经被用来定义秒,秒是时间的国际单位制,米是距离的国际单位制。

第二个被定义为铯元素释放的微波辐射的9,192,631,770次自然振荡,米被定义为光在真空中以1/299,792,458秒的速度传播的距离。

这些分别于1967年和1983年实施的修订定义,对于全球定位系统和许多其他现代技术的发明是必要的。

2019年5月,当千克的修订定义实施时,它将基于三个基本常数:普朗克常数、光速和铯原子的自然微波辐射。

普朗克常数描述了原子和其他粒子用来吸收和发射能量的能量包或量子的大小。

当前的千克质量在地球引力中施加了特定的力。修改后的定义用电磁测量代替了机械力的测定,电磁测量与普朗克常数相关联,并基于电流和电压。

以发明家布莱恩·基布尔的名字命名,使用一种叫做基布尔天平的仪器,在线圈中产生电流,产生足以平衡一公斤质量的磁场。

这种方法需要精确测量当地的重力,这取决于海拔和其他几个因素。它还需要在已知强度的磁场中以kn自身速度移动线圈,因此与用于确定时间和频率的常数有关。

以类似的方式,安培的国际单位制现在将基于电子电荷的常数。

开尔文将基于原子运动的量子级测量,并将与玻尔兹曼常数以及普朗克和铯频率常数相关联,玻尔兹曼常数将物体的能量与其温度相关联;而摩尔将基于阿伏伽德罗常数的改进值。


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