科學迷看過來》比黃金還貴重的國際公斤原器「大K」即將退役!「一公斤」的定義將改由「普朗克常數」計算

2018-11-15 10:10

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國際度量衡局局長米爾頓(Martin J.T. Milton)接受《美聯社》(AP)採訪時表示:「這是一個值得慶祝的時刻,自國際度量衡局於1875年設立以來,其餘的單位標準都已經過取代與修正,公斤是剩下的最後一個。」米爾頓認為,公斤可謂是「和平的偉大成果」,因為「在這個領域中,世界上所有國家都因同樣的目標聚集在一起。」

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新的公斤定義?請以「普朗克常數」計算

由專家組成的國際度量衡委員會(CIPM)建議,將目前國際單位制中由科學家假設的數值去除,全部改由自然界的基礎常數定義,讓全世界測量系統更加精確與穩定可靠。根據此項建議,質量的定義標準修正後,將由物理常數「普朗克常數」(Planck constant,h)的計算取而代之。

「普朗克常數」是量子力學最重要的物理常數,界定能量與頻率的關係,由長度(公尺)、質量(公斤)與時間(秒)決定,既然公尺與秒都已經以光速來定義,因此從「普朗克常數」可以反推出「公斤」的定義。至於「普朗克常數」本身的值,則是由美國「國家標準與技術研究院」(NIST)以「基布爾秤」(Kibble balance)測量,目前的值是「6.626069934(89)×10−34 J⋅s」,精確度達10億分之13(13 ppb)。

除了質量 這些單位定義也要改

在未來,各國無需須再將公斤原器送回法國校正,科學家也有能力用數學計算出精確的公斤數,不用仰賴原器進行測量。米爾頓說,這樣的改變可以應用在計算、製藥、氣候變遷研究及其他需要精密測量的科學領域。根據科學法則,自然常數不會變動,「我們不需要再假設這個物體(公斤原器)是永恆不變的。」英國國家物理實驗室(NPL)的研究員羅賓森(Ian Robinson)表示,重新定義公斤對於全球測量領域甚至整個科學界都是一大邁進,也有助於未來的持續創新:「我們正在為往後的科學和工業奠定更穩固的基礎。」

第26屆國際度量衡大會(CGPM)近日於巴黎凡爾賽宮召開(Versailles),各國代表將於16日正式表決單位定義修正案,除了公斤之外,電流單位安培將以基本電荷(e)定義、溫度單位克耳文將以波玆曼常數(kB)定義、物量單位莫耳將以亞佛加厥常數(NA)定義。一旦通過修正,新定義於2019年5月20日「世界度量衡日」當天生效。

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