Изменения определений основных единиц СИ (2019)


В 2019 году вступили в силу изменения определений основных единиц Международной системы единиц (СИ), состоящие в том, что основные единицы СИ стали определяться через фиксированные значения фундаментальных физических постоянных. При этом величины всех единиц остались неизменными, однако из их определений окончательно исчезла привязка к материальным эталонам. Подобные изменения предлагались давно, однако лишь к началу XXI века это стало возможно. Окончательное решение об изменениях было принято XXVI Генеральной конференцией по мерам и весам в 2018 году.

Международная система единиц, СИ, включает 7 основных единиц измерения: секунда, метр, килограмм, ампер, кельвин, моль, кандела, а также ряд их производных единиц[1].

До изменений килограмм определялся как масса одного конкретного эталона — международного прототипа килограмма. Это определение обладало некоторыми недостатками. Другие основные единицы не были привязаны к конкретным артефактам, но некоторые определения также оказались неудобны (и к тому же сами по себе опирались на определения килограмма)[2].

Изменения относятся ко всей СИ. Непосредственно они затрагивают определения килограмма, ампера, кельвина и моля: теперь эти единицы определяются через фиксированные значения элементарного электрического заряда и постоянных Планка, Больцмана и Авогадро[3].

Соблюдается преемственность СИ: в результате изменений величина всех единиц измерения не изменилась; численное значение результатов измерений, выраженных в старых единицах, таким образом, тоже не изменилось (кроме некоторых электрических величин, о чём сказано далее). Однако некоторые величины, которые ранее были определены точно, стали экспериментально определяемыми[4].

Можно придать этому определению форму набора определений основных единиц[1]. Этот набор определений приведён в статье Основные единицы СИ § Основные единицы.


Основные единицы СИ и определяющие их константы до и после реформы
На схемах во внутреннем кольце показаны основные единицы: секунда (с), метр (м), ампер (А), кельвин (К), кандела (кд), моль (моль), килограмм (кг). Каждая единица выражается через константы, показанные во внешнем кольце, от которых к ней идут стрелки.
СИ до реформы[6]. Определяющие константы:
ΔνCs — частота сверхтонкого расщепления основного состояния атома цезия, c — скорость света, μ0 — магнитная постоянная, TTPW — температура тройной точки воды, Kcd — световая эффективность излучения определённой частоты, m(12C) — масса атома углерода, MIPK — масса международного прототипа килограмма.
СИ после реформы[6][7]. Часть определяющих констант заменены новыми: элементарный заряд e, постоянные Больцмана k, Авогадро NA и Планка .
Весы Киббла в NIST