重新定義“千克”這件事 中國計量大學校友參與其中

國際計量局(BIPM)功率天平課題組,左二為方浩
這幾天,大家都在討論第26屆國際度量衡大會重新定義“千克”這件新鮮事。包括“千克”在內4項基本單位的新標準體系將于2019年5月20日(世界計量日)起正式生效。
在開發(fā)區(qū),中國計量大學傳來消息,學校1988級校友、國際計量局物理學家方浩博士參與了重新定義千克的工作。
1992年,方浩從學校光學計量測試專業(yè)畢業(yè)。先后獲得法國杜埃礦業(yè)學院工程師學位、法國國立科學技術與管理學院(CNAM)物理系統(tǒng)與計量學碩士學位、法國國立科學技術與管理學院(CNAM)計量與儀表科學博士學位。在校期間,方浩除了上課,大部分時間都耗在實驗室里搞測量研究。功夫不負有心人,臨近博士畢業(yè)時,她帶著自己的研究成果去國際計量局作報告,獲得專家一致認可,并邀請她成為國際計量局的一員。
1999年1月,進入國際計量局后,這位學霸在計量尖端領域的探索更加如魚得水。她提出了一種結構簡單、緊湊型的用于測定空氣折射率和空氣密度的折射計;進行了多項研究來完善空氣密度的知識,以此來計算在空氣中進行質量比較時的空氣浮力修正;利用重力法和橢偏法研究了水蒸汽吸附對質量標準的影響;參與了國際計量局用于精確校準露點計量器或濕度傳感器的濕度發(fā)生器的建設、改進、特性描述工作。
2005年,方浩接到了給“千克”改定義這項極具挑戰(zhàn)也頗有意思的任務。“包括‘千克’在內,大部分計量單位一開始都是和具體的物體聯系在一起的,即以一樣物體為標準,但物體的性狀容易發(fā)生改變,不夠精確,所以現在要做的就是用介子等自然常數來定義‘千克’。”近年來,借助基布爾秤和多個標準千克原器,5個國家的國家計量實驗室共同確定了普朗克常數的準確數值,讓重新定義千克成為可能。中國科學家方浩、李世松在BIPM基布爾秤團隊參與了這一項目?! ? 本報記者 朱燕
通訊員 顧佳雋
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新國際單位體系采用物理常數重新定義質量單位“千克”、電流單位“安培”、溫度單位“開爾文”和物質的量單位“摩爾”。其中最受關注的“千克”定義,以量子力學中普朗克常數為基準,其原理是將移動質量1千克物體所需機械力換算成可用普朗克常數表達的電磁力,再通過質能轉換公式算出質量。
此前近130年來,“1千克”這一質量單位由一個直徑和高度同約為39毫米的鉑銥合金圓柱體定義,即“國際千克原器”,外號“大K”。“大K”原器保存在巴黎西郊一間地下儲藏室內,其質量受空氣污染和氧化等因素影響出現細微變化,已難以適應現代精密測量要求。因此科學界一直想用一種基于物理常數的定義來取代。
國際計量大會近幾十年已先后修改多個基本計量單位的定義。
國際單位制是全球一致認可的測量體系,包括7個基本單位,分別是長度單位“米”、質量單位“千克”、時間單位“秒”、電流強度單位“安培”、熱力學溫度單位“開爾文”、物質的量單位“摩爾”和發(fā)光強度單位“坎德拉”。
