质量单位千克的重新定义——第17届CCU 会议讨论重新定义千克、安培和开尔文
大钡角
质量单位千克的重新定义
第17届CCU会议讨论重新定义千克，安培和开尔文
第17届单位制咨询委员会
(CCU)会议于6月29日至7月1日在
BIPM所在地巴黎召开.参加会议的
有各国代表29人.我国代表张钟华,
赵燕，陆祖良参加了会议.会议由
CCU主席英国里兹大学教授Mills主
持,BIPM局长Wallard出席了会议.
会议的一个重要议题是将基本
单位定义建立在基本物理常数基础
上，其中一个重要的问题是重新定
义质量单位千克.
一
，会议前的讨论和准备
把7个基本单位的定义建立在
基本物理常数或者自然量子现象的
基础上，这样建立的定义将不随时
间，空间和复现的方法而变化，是计
量科学发展的方向.
但是，在质量单位"千克"方面
的研究情况却并不尽如人意.目前,
仍然用保存在国际计量局的铂铱合
金千克原器的质量来定义.千克原
器也成为最后一个仍在使用的实物
基准.现已查明.千克原器由于污染
和清扫而产生不稳定.100年大概变
化了5x10≈，或者说50l-tg.与其他的
基本单位，如长度，时间，电学量等
的单位相比显得相当滞后.另一方
面，实物基准万一发生火灾，跌落等
损坏情况，其量值将不能再准确复
现，发生量值中断的严重情况.1999
年第21届CGPM第7号决议要求各国计量院努力，通过实验把质量单位
和基本或原子常数联系起来，以便
f中国计量4o医
口陆祖良张钟华赵燕
将来对千克作新的定义.
为质量单位"千克"的重新定义
问题，国际上一些先进国家已经开
展了20多年的实验研究.例如与普
朗克常数有关的实验是功率天平.
其不确定度达到1xlO到5x104的
水平；与阿佛加德罗常数有关的硅
球试验.复现性已达到3×10～：还有
德国PTB的金离子收集实验.但硅球
试验的结果与功率天平之间存在1×10的差别.
2004年年底由CCU主席Mills. CODA TA主席Mohr,BIPM前任局长Quinn,CODA TA主要成员，前NIST电学处处长Taylor和NIST功率天平项
目组负责人Williams提出了实质性的建议.题目是"重新定义千克：作
决定的时候到了".其概要是:
1.将千克定义建立在普朗克常
数或阿佛加德罗常数的基础上.不
必等待实验得到了好的结果再来重新定义
2.这样重新定义千克以后.很多
基本常数将大大减少它们的不确定度.
3.现有千克原器的值作为约定
值，继续使用，担当量值传递任务,
但其不确定度从原来的0变为1.7x 10～.这样将不影响绝大部分的实际使用情况.
对这个建议,CCEM和CCQM指出，由于两个实验结果之间存在1X 10-6的差别，这个差别在近期内不能解决，建议到2011年作出决定. CCEM还建议电流单位同时重新定义，建立在给定基本电荷的基础上, CCQM建议考虑化学关心的基本单位与基本常数问题.CCM提出了i 个条件：这i个条件是，解决1xl0
的差别，单位复现水平达~1]2x104. 这样的复现方法至少有i个.在满
足这i个条件的基础上同意改变定义.CCT对现有温标涉及的水.规定了其同位素含量；同意通过给定波
尔兹曼常数重新定义开尔文：对实
际使用的方法要作出安排.
2005年6月27日,CODA TA在
BIPM召开会议我国张钟华院士参
加了会议，会上主要提出了以下建
议:l二个基本单位同时重新定义，包
括千克，安培，开尔文，千克倾向于与
普朗克常数建立联系，同时也希望通
过给定阿佛加德罗常数重新定义物
质量的单位摩尔
二，中国的会前准备
6月17日召开了南国家质检总
局计量司组织并主持的专家研讨
会.会后进一步广泛征询有关专家
的意见.最后综合形成总的意见，并
报经领导同意，作为中国代表参加
国际会议的指导.内容如下:
1.将基本单位建立在基本常数
的基础上是计量科学发展的方向,
最近提出的对质量单位重新定义的
建议具有重要的科学意义，引起了
全世界包括中国的重视和讨论.促
:
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进了这项工作的进展，起到了积极
的作用.
2.目前两个实验结果之间存在
的1×10的偏差需要解决,CCEM和CCQM认为短期内不可能解决这个问题.我们认为2011年再予以讨论这个问题是适宜的.
3.阿佛加德罗常数定义千克具
有直观性，容易为人理解，普朗克常
数是量子力学中的一个关键常数.两者各有优缺点.尽管按照目前的理解，我们倾向于普朗克常数.但还是
建议~q2011年再来讨论这个问题.
4.CCM提出的问题反映了计量
在社会生活中的重要性，应该引起
重视
ol是什么单位5.要在常数确定和千克复现方
法两个方面继续努力
中国代表已将这个意见作为39
号会议文件在会上作了说明
三，会议讨论情况及结论
美国NIST的Williams(功率天平
项目负责人)报告了改进普朗克常
数测量和功率天平实验的情况通
过对几个国家计量院和BIPM功率天平的原理和特点的介绍.对存在
的不确定度进行了分析.NIST于4月份给出结果的不确定度是6xlO~，希望进一步努力，争取更好的结果.例
如为2006年的COTADA平差.争取达到(2～3)×10≈的水平.
日本NMIJ的Fujii(硅球项目负
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