@ 2015.07.19 , 09:43

国际千克原器已不再准确,学者们将重新定义一千克

自法国大革命以来,一千克便是由现今存放在巴黎的一块金属——国际千克原器定义的。然而现在,一千克可能会得到一个更新也更为精准的定义,一个首次不需要引用一个物理对象的定义。

计量学家们——就是成天研究度量衡的那群科学家——已经创造出了一种新的方法来描述一千克这个物理量——通过精确地测出一片硅片中含有的硅原子数量。计量学家们希望这种全新的对一千克的描述方式能够克服因国际千克原器质量变化而对千克定义造成的影响。

随着时间的推移,由90%的铂和10%的铱制成的国际千克原器因腐蚀等原因其质量已经发生了轻微的改变。在上个世纪中,国际千克原器的质量已经减少了0.0001克,虽然0.0001克重不到哪去,但也确实意味着所谓的官方质量已经越来越不准确了。

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而现在,研究人员们已经找到了一种可靠且准确的对一千克的定义,因其是由数学术语所描述的,所以该新定义将不会存在质量改变的可能。任职于都灵国家计量研究院的该项工作领导者Giovanni Mana博士说:“对于一千克的新定义也能够刺激一些新的科学研究,也能够为精密测量方面提供更加坚实的基础和可靠性,长远来说,千克的新定义还能够有助于推进科学技术的创新。而在整个重新定义一千克的过程中,现在技术的不完善是我们所面临的最大的障碍。”Mana博士与其同事们创造的这种新定义是基于对阿伏伽德罗常数(阿伏加德罗常数的定义值是指0.012千克碳12所含的原子数)的精确计算。阿伏伽德罗常数是一个非常大的量,其约为6.022E23——这比地球上所有沙粒的总和或是宇宙中所有恒星的总和还要大。而Mana博士对阿伏伽德罗常数的测定也已经精确到了每十亿的偏差都不超过二十。

实际上,对一千克的新的定义也能与另一个物理常量相关联,即用来描述量子大小的普朗克常数。阿伏伽德罗常数和普朗克常数对一千克描述的结果应当能够吻合。如果Mana博士他们的新定义能够被接受的话,那么科学家们几十年的工作就能够改变学术界对于一千克的定义。

对于千克最初定义是在1795年提出的,那时的人们将克定义为在零摄氏度(即水的熔点)下一立方厘米的水所具有的质量。在此之后的不久一千克的定义就被改变了,在1799年,人们制造出了一块白金圆柱体来定义一千克,这块白金由90%的铂和10%的铱组成,其高为39.17毫米(直径等于高度,目的是使其表面积最小)。

千克是国际单位制基本单位,而另一个单位——米也已经在不引用其他物理对象的情况下被定义了。在1793年,米最初被定义为本初子午线长度的二千万分之一长(也就是南极或北极到赤道距离的一千万分之一)。而现在,米被定义为光在真空中每秒传播距离的1/299792458。而一秒则曾一度被定义为一个平太阳日的1/86400,不过现在,一秒是铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁相对应辐射的9192631770个周期所持续的时间。至于一千克最终会是怎样定义的,这还必须经国际计量大会的商讨才有定论。

本文译自 dailymail,由译者 卧月眠海 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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