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科学家呼吁重新定义一公斤

2018-11-16


在巴黎的某个地下室里,保存着一块具有很大价值意义的金属。一个多世纪以来,被三个真空密封的钟罩完好的保存着。它被称为国际公斤原型,或是IPK,由铂和铱制成,不仅定义了一公斤的重量,还定义了世界上的其他重量。秤也根据这个重量来设置,用来测量超市、面包房等内物品的重量。因此自1889年创立以来,它就这样简单地存在着。

但是最近两天,在1116日,负责监管公制的国际衡量和衡量指标局的官员将投票决定是否删除这一标准。为什么呢?因为有更可靠的东西能代替它:普朗克常数。普朗克常数是可以用特殊仪器测量的基本常数,可以重新定义“千克”,作为我们现实结构的一部分,它永远不会改变。


最初的国际公斤原型保存在三个真空密封的钟罩内
图片由BIPM提供

关键在于,随着时间的推移,le grand k丢失了部分原子,质量也因此减少。这意味着每40年与复刻版本进行的校对是不准确的,因为它已经减少了相当于一根睫毛的重量。这听起来很荒谬,但会产生严重的后果:称量有误的糖包可能对任何人都没有影响,但药品剂量称量错误的话便会产生可怕的后果。


由美国国家标准与技术研究所(NIST)运营的基布尔秤
图片由NISP提供

作为替代方案的普朗克常数,它依靠三个单位描述粒子和波在原子上的行为:米、千克和秒。由于秒和米是通过光速的测量而定义的,由此它们可以和固定的普朗克常数一起定义千克。为此需要基布尔秤,由英国物理学家bryan kibble1975年发明。基布尔秤的工作方式类似于传统秤,但它不是利用固定质量的物体来为另一个物体称重的,而是将质量与电磁力相比较,测量非常准确。


NIST的千克质量之一
图片由NIST提供

预计周五的投票结果出来后,将会看到普朗克常数生效,但这对普通人来说意味着什么呢?在明年5月之前还不会开始实际转换。那时实验室将能够使用基布尔秤自行测量千克。当它使用千克定义其他质量时,那时数据就将更新。总的来说,会有四个单位给出新的定义:千克,安培,开尔文和摩尔。其实,重量标准的改变对我们的日常生活影响基本不大,但对于依赖超精确重量读数的组织和行业来说,是一个大新闻。



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设计邦  - jackie
2018-11-16
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