2018-2019 Uluslararası Birimler Sisteminin Yeniden Tanımlanması

Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi'nin (CIPM) bir alt komitesi , Uluslararası Sistemin temel birimlerinin tanımında bir revizyon önerdi .

Tarafından kabul edilen Çözünürlük 1 Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı onun en (GFCM) 24 inci  2011'de, toplantı, SI revizyon önermeyi CIPM'in niyeti kaydetti. Sırasında 25 inci CGPM, 2014 yılında CIPM düşünmektedir "onun en revize IF kaydedilen ilerlemeye rağmen, mevcut veriler henüz kabul GFCM yeterince sağlam görünmüyor 25 inci toplantısı" ve kadar fazla çalışma teşvik 26 inci CGPM, 2018 2018 yılında, bu kararlar en geçirildi 26 inci GFCM.

Önerilen değişiklikler şu şekilde özetlenmiştir:

“Her zaman aynı yedi temel birim olacaktır ( ikinci , metre , kilogram , amper , kelvin , mol ve kandela ). Planck sabiti , temel elektrik yükü , Boltzmann sabiti ve Avogadro sayısının tam sayısal değerleri alınarak kilogram, amper, kelvin ve mol yeniden tanımlanacaktır . İkincisi, metre ve kandela zaten fiziksel sabitler tarafından tanımlanmıştır ve yalnızca tanımlarını güncellemek gerekir. Yeni tanımlar, birimlerin değerini değiştirmeden SI'yı iyileştirecektir. "

SI broşürünün dokuzuncu baskısı bu değişikliklerin ayrıntılarını detaylandırıyor.

Metrik sistemin son büyük revizyonu, Uluslararası Birimler Sisteminin tutarlı bir ölçüm birimleri seti olarak resmi olarak piyasaya sürüldüğü 1960 yılında gerçekleşti . SI, görünüşte keyfi tanımlara sahip yedi temel birim ve bu temel birimlerden türetilen diğer yirmi birim etrafında yapılandırılmıştır. Birimlerin kendileri tutarlı bir sistem oluştursa da, tanımlar değildir. Bu öneriler, temel birimleri tanımlamak için doğanın temel sabitlerini kullanarak bu durumu düzeltmeyi amaçlamaktadır. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, standart kilogramın terk edilmesini gerektirecektir . İkinci ve sayaç zaten bu şekilde tanımlanmıştır.

Revize edilen tanımlara önerildikleri günden bu yana birçok eleştiri yapılmıştır ve SI'nın revizyonunun kararlar alınmadan önce dürüst ve açık tartışmalar gerektirdiği söylenmiştir.

Uluslararası Sisteminin temel birimleri artık kesinlikle giderildi tam değeri, yedi fiziksel sabitleri, gelen yeniden tanımlanmıştır. Bu reform,20 Mayıs 2019.

Bağlam

1875'te, en sanayileşmiş ülkelerden yirmi tanesi Meter Convention'da bir araya geldi . Sonuç, ölçüm birimlerinin uluslararası düzeyde düzenlenmesinden sorumlu üç kuruluş kuran Sayaç Anlaşmasının imzalanmasıdır :

1960'tan beri, sayacın tanımı bir prototipten ziyade temel bir fiziksel sabitle bağlantılı olduğunda , hala bir standarda bağlı tek birim kilogramdır. Yıllar geçtikçe, prototipte yılda 20 × 10 −9 kilograma varan malzeme kayıpları tespit edildi. At 21 inci  hızla kilogram prototip arasındaki bağlantıyı kesmek için bir yol bulmak için GFCM (1999) toplantısında, o ulusal laboratuarları istendi.

CIPM Danışma Komitesi'nin 2007 tarihli bir raporu , mevcut sıcaklık tanımının 20  K'nin altındaki ve 1300  K'nın üzerindeki sıcaklıklar için tatmin edici olmadığını belirtmektedir . Komite, Boltzmann sabitinin sıcaklığı tanımlamak için suyun üçlü noktasından daha iyi bir temel olacağına inanıyor .

At 23 inci  2007 yılında toplantı GFCM tüm birimlerin tanımlanması için temel olarak doğal fiziksel sabitleri kullanımını araştırmak için CIPM yükleyin. Bu görev, ertesi yıl Uluslararası Temel ve Uygulamalı Fizik Birliği (IUPAP) tarafından üstlenildi . Bir CCU toplantısında Reading, İngiltere'de deEylül 2010, SI broşürünün bir karar ve taslak değişikliği , CIPM'ninEkim 2010prensip olarak kabul edilmektedir. CIPM toplantısıEkim 2010tarafından karar koşullar”olduğunu notlar Genel Konferansı onun en 23 rd toplantısında henüz yerine getirilmemiş. Bu nedenle, CIPM şu an için SI'nın revizyonunu önermiyor. "; Ancak CIPM yeni tanımları için bir çözünürlük içinde ilkesini kabul edilir sahiptir 24'e inci 17 (CGPM21 Ekim 2011), ancak ayrıntılar kesinleşene kadar uygulanmadı. Bu karar yine GFCM tarihini erkene, konferans tarafından kabul edilir ve 25 inci  2015 2014 toplantısı.

Sırasında 25 inci CGPM, 2014 yılında CIPM düşünmektedir "onun en revize IF kaydedilen ilerlemeye rağmen, mevcut veriler henüz kabul GFCM yeterince sağlam görünmüyor 25 inci toplantısında" ve benimsenmesi oldu 2018 yılına kadar daha fazla çalışma teşvik yapılan 26 inci CGPM, 2018.

Peter J. Mohr, önerilen sistem olayları makroskopik ölçek yerine atomik ölçekte kullandığından , "Kuantum SI Sistemi" olarak adlandırılması gerektiğini öne sürüyor .

Teklifler

CCU, ışık hızına ek olarak, doğanın dört sabitinin kesin değerlerle tanımlanmasını önermiştir : Planck sabiti , temel yük , Boltzmann sabiti ve Avogadro sabiti . Bu sabitler SI kılavuzunun 2006 versiyonunda açıklanmıştır. Son üçü "deney yoluyla elde edilen sabitler" olarak tanımlanmıştır.

Işık hızının doğal sabitleri ve ışık çıkışı ile ilişkili değerlerin değişmeden kalması önerilmektedir .

Yukarıdaki yedi tanım, tanımlarında türetilen birimler (joule, coulomb, hertz, lümen ve watt) yedi temel birime (ikinci, metre, kilogram, amper, kelvin, mol ve kandela) dönüştürüldükten sonra yeniden yazılır. Aşağıdaki listede sr sembolü , boyutsuz bir birim olan steradyan'ı temsil eder :

Ek olarak, CCU şunları önermektedir:

Bu değişiklikler, türetilen birimlerin tanımlarını değiştirmeden bırakarak SI'nın temel birimlerini yeniden tanımlama etkisine sahip olacaktır.

Baz birimlerin tanımındaki değişiklikler

Temel birim tanımlama metninin yeniden tanımlanması veya yeniden yazılması önerilmektedir. Eski tanımlar (2008) ve yenileri (2018-2019) aşağıda verilmiştir.

İkinci

Önerilen tanım, mevcut tanımla aynıdır, tek fark, ölçümlerin yapıldığı koşulların daha katı olmasıdır.

Metre

Önerilen tanım, mevcut tanımla aynıdır, tek fark, ikincisinin tanımının sertleşmesinin metre tarafından yayılmasıdır.

Kilogram

Kilogramın tanımı temelde değişir: kilogram, bir prototipin kütlesi olarak tanımlandı; yeni tanım, onu Planck sabiti aracılığıyla bir fotonun enerji eşdeğerliğine bağlar .

Sonuçlardan biri, kilogramın ikinci ve sayacın tanımlarına bağımlı hale gelmesidir.

Amper

Amper tanımı temelden değişir; Deneyimle büyük bir hassasiyetle elde edilmesi zor olan mevcut tanım, yerini daha sezgisel ve pratikte elde etmesi daha kolay olan bir tanımla değiştirmiştir.

Sonuçlardan biri, amperin artık sayaç veya kilogram tanımlarına bağlı olmamasıdır. Ek olarak, temel yüke kesin bir değer verilerek, şu anda tam ışık hızında olan vakum geçirgenliği , vakum geçirgenliği ve vakum empedansı deneysel bir hata payına sahip olacaktır.

Kelvin

Kelvin'in tanımı temelden değişiyor. Ölçeği tanımlamak için su durumundaki değişikliklere güvenmek yerine , tavsiye Boltzmann denkleminde verilen eşdeğer enerjiye güvenmeyi önerir.

Kelvin, saniyenin, metre ve kilogramın tanımlarına bağımlı hale gelir.

köstebek

Köstebeğin eski tanımı kilogramın tanımıyla bağlantılıdır. Önerilen tanım, köstebeği söz konusu maddenin belirli sayıda varlığı yaparak bu bağı ortadan kaldırmıştır.

Sonuçlardan biri, 12 C atomunun kütlesi, birleşik atomik kütle birimi (veya dalton), kilogram ve Avogadro sayısı arasındaki ilişkilerin değiştirilmesidir:

Candela

Önerilen tanım, şu anda kullanılan ancak yeniden formüle edilen tanımla aynıdır.

Belirsizlikler üzerindeki etkisi

Aşağıdaki tablo değişiklikleri listelemektedir:

Çeşitli fiziksel büyüklüklerin göreli belirsizliği
Birim
Referans olarak kullanılan sabit
Sembol Eski
tanım
Dan beri
20 Mayıs 2019
kilogram Prototip kilogramın kütlesi m (K) 0 5,0 × 10 −8
Planck sabiti h 5,0 × 10 −8 0
AT Manyetik sabit μ 0 0 6,9 × 10 −10
Temel ücret e 2,5 × 10 −8 0
K Üç nokta su sıcaklığı T TPW 0 1,7 × 10 −6
Boltzmann sabiti k 1,7 × 10 −6 0
mol 12 C'lik molar kütle M ( 12 C) 0 4,5 × 10 10
Avogadro sayısı N A 1,4 × 10 −9 0

Saniyenin ölçümünün göreli belirsizliği 1 × 10 −14 olarak kalır ve metreninki her zaman 2,5 × 10 −8'dir .

Önerilere yönelik eleştiriler

Gary Price , bu önerilerin:

BP Leonard , “molün temel kavramı, bir molü içeren varlık sayısının, yani Avogadro sabitinin, gram-dalton kütle oranına tam olarak eşit olmasını gerektirdiğini ve bu önermelerin, kilogramı, yani dalton ve köstebek. ".

Franco Pavese , tanımları değiştirmeden önce birçok noktanın anlaşılması gerektiğini savunuyor, örneğin Avogadro sayısının sayısının doğası ve değeri, temel birim kavramının kaybı, bunlar için gelecekteki değişiklikleri kontrol etme olasılığı. Temel sabitler. ve deneysel belirsizliğin birliğine geçiş.

Notlar ve referanslar

  1. "  Birimler SI Uluslararası Sisteminin gelecekteki olası revizyonu üzerinde: Karar 1 24 inci  Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı toplantısı  ," CIPM Ağırlık ve Ölçüleri, Sevr, Fransa, Uluslararası Büro,21 Ekim 2011( çevrimiçi okuyun )Önerilerin karşılandığı belli ön şartsız kabul edilir bulunması beklenir ve olmayan her durumda değil 2014 Görünüm önce (in) "  uluslararası birimler sistemine olası değişim  " , IUPAC Tel , Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği, vol .  34, n o  1,Ocak-Şubat 2012( çevrimiçi okuyun ).
  2. Peter Mohr, "  SI temel birimlerini yeniden tanımlıyor  " , NIST Haber Bülteni , NIST,2 Kasım 2011(üzerinde erişilen 1 st Mart 2012 ) .
  3. "  Uluslararası Birim Sistemi, SI geleceği revizyonu konusunda: Karar 1 25 inci  Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı toplantısı  ," CIPM Ağırlık ve Ölçüleri, Sevr, Fransa, Uluslararası Büro,2014( çevrimiçi okuyun ).
  4. "  Taslak karar A - CGPM'nin 26. toplantısı (13-16 Kasım 2018)  "
  5. (in) Michael Kuehne, "  yeniden tanımlanması SI  " ile ilgili Keynote adres, ITS 9 (Dokuzuncu Uluslararası Sempozyum Sıcaklık) , Los Angeles, NIST5 Aralık 2012(üzerinde erişilen 1 st Mart 2012 ) .
  6. "  Uluslararası Birimler Sistemi (SI)  " , BIPM,2019( ISBN  978-92-822-2272-0 , 16 Eylül 2020'de erişildi ) .
  7. Yaroslav Pigenet, Ölçüyü veren bu sabitler  " , Journal du CNRS'de ,Eylül 7, 2018(erişim tarihi 29 Eylül 2018 ) .
  8. Daussy 2018 .
  9. Mathieu Grousson, "  Measurements: the great reversal  " , CNRS'de ,5 Eylül 2018(erişim tarihi 28 Eylül 2018 ) .
  10. "  CIPM: International Committee of Weight and Measures  " , BIPM (erişim tarihi 3 Ekim 2010 ) .
  11. (in) Peter Mohr, "  Temel sabiti ve Uluslararası Birimler Sistemine zamanlarda gerçekleşen gelişmeler  " üzerine Hassas Fizik ve Temel Fiziksel Sabitler Üçüncü Workshop ,6 Aralık 2010( 2 Ocak 2011'de erişildi ) .
  12. (in) Fischer, J. ve diğerleri, "  Kelvin baz ünitesinin tanımını değiştirmenin etkileri hakkında CIPM'ye rapor  " ,2 Mayıs 2007( 2 Ocak 2011'de erişildi ) .
  13. (in) "  IUPAP Komisyonu C2 (Sunamco) Tarafından Meclise Sunulan Karar önerisi  " [ arşiv27 Eylül 2011] , Uluslararası Temel ve Uygulamalı Fizik Birliği,2008( 8 Mayıs 2011'de erişildi ) .
  14. (in) Ian Mills'in '  Birimleri, SI mümkün Uluslararası Sisteminin revizyonu üzerinde gelecek  " , CCU,29 Eylül 2010(üzerinde erişilen 1 st Ocak 2011 tarihinden ) .
  15. (en) Ian Mills, "  Temel birimlerin yeniden tanımlanmasının ardından SI Broşürü için Taslak Bölüm 2  " , CCU,29 Eylül 2010(üzerinde erişilen 1 st Ocak 2011 tarihinden ) .
  16. "  Towards the" new IS "...  " , International Bureau of Weight and Measures (BIPM) (erişim tarihi 25 Kasım 2014 ) .
  17. (in) "  gelecek Uygulanabilir Uluslararası Birimler Sisteminin revizyonu üzerine, SI - Taslak Karar A  " , Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi (CIPM) ( 4 Temmuz 2011'de erişildi ) .
  18. (in) "  Genel Ağırlıklar ve Ölçüler Konferansı Onayları, kilogramın yeniden tanımlanması da dahil olmak üzere Uluslararası Birimler Sistemine değiştirilebilir.  » , Sèvres, Fransa, Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı,23 Ekim 2011( 25 Ekim 2011'de erişildi ) .
  19. (inç) Peter J. Mohr , "  The Quantum SI: A New International System of Units Possible  " , Advances in Quantum Chemistry , Academic Press, cilt.  53,2008, s.  34 ( ISBN  9780123739254 , çevrimiçi okuyun ).
  20. 13 inci Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (1967-1968), Çözünürlük 1 .
  21. 17 inci Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (1983), Çözünürlük 1 .
  22. "  1 st Ağırlıklar ve Ölçüler (1889) Genel Konferansı  " .
  23. "  Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi, 1946  " .
  24. "  13 inci Ağırlıklar ve Ölçüler (1967), Çözünürlük 4 Genel Konferansı  " .
  25. J Fischer , B Fellmuth , C Gaiser ve T Zandt , "  Boltzmann projesi  ", Metrologia , cilt.  55, n o  21 st Nisan 2018, R1 - R20 ( ISSN  0026-1394 ve 1681-7575 , DOI  10.1088 / 1681-7575 / aaa790 , çevrimiçi okuma , 5 Mart 2019'da erişildi )
  26. "  14 inci Ağırlıklar ve Ölçüler (1971), Çözünürlük 3 Genel Konferansı  " .
  27. (in) "  Pratik SI mol tanımı için  " [PDF] ile BIPM'in ,20 Mayıs 2019( 22 Nisan 2020'de erişildi ) .
  28. “  SI Broşürü  ” [PDF] , BIPM'de ( 22 Nisan 2020'de erişildi ) , s.  93.
  29. "  16 inci Ağırlıklar ve Ölçüler (1979), Çözünürlük 3 Genel Konferansı  " .
  30. (in) Ian Mills, "  CCU Başkanı Ian Mills'ten CIPM'ye Not: Current'den IF New IF'ye geçişin zamanlaması hakkında düşünceler  " , CCU,Ekim 2010(üzerinde erişilen 1 st Ocak 2011 tarihinden ) .
  31. (in) William B. Pénzes, "  Zaman Hattı Meter tanımı için  " (üzerinde erişilen 1 st Ocak 2011 ) .
  32. (in) Gary Price , "  Yeni SI ile ilgili bir şüphecinin incelemesi  " , Akreditasyon ve Kalite Güvencesi: Kimyasal Ölçümde Kalite, Karşılaştırılabilirlik ve Güvenilirlik Dergisi , cilt.  16, n o  3,2011, s.  121–132 ( DOI  10.1007 / s00769-010-0738-x ).
  33. (in) BP Leonard , "  Kilogram ve köstebeği yeniden tanımlamaya yönelik son Teklifler üzerine yorumlar  " , Metrologia , Cilt.  47, n o  3,2010, s.  L5 - L8 ( DOI  10.1088 / 0026-1394 / 47/3 / L01 ).
  34. (in) Franco Pavese , "  Madde miktarı ve diğer SI birimleri için birimin Önerilen yeniden tanımlanmasına ilişkin bazı düşünceler  " , Akreditasyon ve Kalite Güvencesi: Kimyasal Ölçümde Kalite, Karşılaştırılabilirlik ve Güvenilirlik Dergisi , cilt.  16, n o  3,2011, s.  161–165 ( DOI  10.1007 / s00769-010-0700-y ).

Ayrıca görün

Kaynakça

İlgili Makaleler

Dış bağlantılar