计量标准迎来新纪元

第26届国际计量大会通过了关于“修订国际单位制”的决议。根据决议，国际单位制基本单位中的千克、安培、开尔文、摩尔分别改由普朗克常数、基本电荷常数、玻尔兹曼常数、阿佛加德罗常数定义。决议将于下一个国际计量日即2019年5月20日正式生效。

尽管这些单位的大小不会发生变化——1千克还是原来的1千克，但修订后的4个单位将与秒、米和坎德拉一起，共同提高国际单位制的整体稳定性和实用性。

国际测量界一直致力于建立一个“全球通用”的测量系统，用实物作为测量基准虽是可行的方式，但也是测量界想要尽早摒弃的方式。

值得注意的是，这次修改重写了“大K”的命运（“1千克”这一质量单位由一个直径和高度均约为39mm的铂铱合金圆柱体定义，即“国际千克原器”，外号“大K”）。“大K”原器保存在巴黎西郊一间地下储藏室内。

法国塞夫勒的国际度量衡局（BIPM）每隔40年左右就会把“大K”取出来，在世界各地校准重量。但其质量受空气污染和氧化等因素影响出现了细微变化，已难以适应现代精密测量的要求。因此科学界一直想用一种基于物理常数的定义将其取代。

从2019年国际计量日开始， “大K”将继续以原有状态被保存在法国塞夫勒的布勒特伊宫地下保险箱内，为新定义相关研究和国际比对发挥“余热”，但它不再出现于任何物理公式中。

“用基本物理常数普朗克常数重新定义千克后，质量基本单位更加稳定，量值传递更加可靠，我们不必再考虑‘大K质量是否发生变化，更不必担心因‘大K丢失、损坏而可能给全球质量量值统一带来的毁灭性灾难。” 中国计量院从事质量新定义研究的研究员李正坤介绍。

在新定义生效前后，计量单位的大小不会发生显著变化，也就是说，1千克还是原来的1千克，测量结果在很高的准确度水平上仍然是一致的。那么，这次修订又有什么意义？

“这好比给房子换了一个更坚固的地基，虽从表面上看不出任何变化，但它可能已经发生了实质性的转变——使房子变得更牢固了。” BIPM局长马丁·米尔顿说。

早在20世纪中叶，随着量子技术的发展，人类对各种物理量的測量准确度得到了极大的提高，时间、长度的国际单位先后经历了修订。2005年，国际计量委员会起草了关于采用基本物理常数重新定义部分国际单位制基本单位的框架草案，建议采用普朗克常数定义千克等，并鼓励有能力的国家级实验室开展相关研究工作。

截至目前，中国计量科学研究院已在玻尔兹曼常数、普朗克常数和阿佛加德罗常数等物理常数测量以及量子基准的建立方面取得了一系列突破，他们还利用声学法和噪声法两种方法测得玻尔兹曼常数，为国际单位制温度基本单位开尔文的修订做出了重要贡献。

BIPM官方声明显示，该局将在千克重新定义以后继续开展关于千克复现基准方法的国际比对，并得出千克的国际“共识值”。建有相关复现装置的国家计量院必须在“共识值”的基础上依据新定义进行量值传递，直到其独立复现的不确定度达到与“共识值”相当的水平。

中国计量院已独立建立了基于新定义的千克复现装置，并成功研制了真空质量测量和质量标准传递装置，以保障未来我国质量量值与国际等效一致。

国际单位制是全球一致认可的测量体系，包括7个基本单位，分别是长度单位“米”、质量单位“千克”、时间单位“秒”、电流强度单位“安培”、热力学温度单位“开尔文”、物质的量单位“摩尔”和发光强度单位“坎德拉”。（据中国科学报）