中山太阳城|“1千克”到底是多重? 国际计量大会将重新定义

2020-01-11 13:07:16 3847次浏览

导读:   [综合/观察者网 陆雨聆]“1千克”到底有多重?据美联社11月13日消息,11月16日,四年一度的第26届国际计量大会将在巴黎凡尔赛宫举行,届时,数百名科学家将以精确稳定的物理常数重新定义“千克”。

中山太阳城|“1千克”到底是多重? 国际计量大会将重新定义

中山太阳城,[综合/观察者网 陆雨聆]“1千克”到底有多重?

一个多世纪以来,这个国际标准质量单位都是由一块高尔夫球大小的铂铱合金圆柱体“大K”定义。但经不住岁月的侵蚀,这件原器已经难以适应现代的精密测量要求,重量早已不再是“1千克”了。

于是,它是时候该“退休”了。据美联社11月13日消息,11月16日,四年一度的第26届国际计量大会将在巴黎凡尔赛宫举行,届时,数百名科学家将以精确稳定的物理常数重新定义“千克”。

130年来,“大K”一直被藏在巴黎地下  图源:美联社下同

报道称,自1889年第一届国际计量大会来,一个圆柱体便成为了国际单位“千克”的基准,名为“国际千克原器”(International Prototype of the Kilogram,简称IPK),外号“大K”(Grand K)。

不过,这个“大K”却并不大,只有高尔夫球大小,是一块直径和高度同为39毫米、由90%铂和10%铱制成的合金。

被取出罩子的“大K”

英国物理学会主办的新闻网站“物理世界“补充,它的真身一直被保存在巴黎近郊“布勒特伊宫”的地下储藏室里,以三层钟形玻璃罩真空密封。打开储藏室需要三把不同的钥匙,由三名不同国籍的高层分别保管,三人同时到场才能取出“大K”。

每隔40年,“大K”都会被取出一次接受清洁和检查,迄今共“面世”过4次。即便科学家们已经尽可能做到小心翼翼,但历经沧桑的“大K”还是发生了细微变化:一会因为空气污染而“变胖”,一会又因为氧化而“变瘦”,误差以微克来算就显得比较大了,可达1-2颗尘埃的重量

科学家给“大K”称体重

因此,更新定义的建议被提上了日程。美联社称,11月16日的新一届国际计量大会上,科学家们准备让“大K”卸任,以量子力学中用于计算光子能量的普朗克常数作为新标准,并使用最精确的瓦特天平(Watt Balance)重新定义“千克”。

其原理,是将移动质量1千克物体所需机械力,换算成可用普朗克常数表达的电磁力,再通过质能转换公式算出质量,精度可达3.4×10^-8,比起“大K”稳定了至少1百万倍。

国际计量局局长马丁·米尔顿(Martin Milton)在接受采访时表示,重新定义千克将是一个值得庆祝的时刻,意味着所有国际标准单位都被新的创意所取代。对于日益发展的计算、制造、制药、气候变化研究等精密科学领域来说,把计量单位精确到微克是十分必要的。

不过米尔顿说,他们并不会把退休的“大K”丢弃,而会继续将它保存在原址,观察它几十年后还会有什么变化。

米尔顿手捧“大K”

与此同时,这届大会也准备采用物理常数重新定义电流单位“安培”、温度单位“开尔文”和物质的量的单位“摩尔”。加上“千克”,上述几个新定义预计会在明年上半年正式生效。

报道还介绍,千克是国际单位制7个基本单位中,最后一个仍以实物作为基准的单位。比如,1983年,长度单位“米”改用真空中的光在一秒内行进距离,即光秒,1光秒等于299792458米;1967年,时间单位“秒”正式采用铯133原子的电磁波周期相关数值,1秒为该原子基态在两个超精细能阶之间跃迁时,所辐射的电磁波的周期的9192631770倍的时间。

对于这项变革,坊间也许会有这样的疑问:

以后去菜市场买土豆,会短斤缺两吗?身上的肉肉又会不会变多变少呢?

答案是否定的。

去年,清华大学青年科学家李世松博士曾向《科技日报》解释,因千克重新定义仍以现有千克量值为标准,两者可实现无缝连接,两种定义下的质量单位量值能保证连续性。而且,普朗克常数的测量精度至少要达到2×10-8,所以千克重新定义并不会对我们的日常生活造成影响。