2005年9月19日
美国商务部的科学家们表示，目前一种根据自然属性定义千克的领先实验方法比以往任何时候都更加精确美国国家标准与技术研究所报告。这一进展可能会让科学界更接近于重新定义千克。在国际计量系统的七个基本单位中，千克是唯一一个仍然由实物定义的单位。
NIST在2005年10月出版的《计量》杂志上所描述的最新工作，证实了该研究所1998年的结果，使用相同的方法，同时减少了大约40%的测量不确定度，这主要归功于实验中使用的硬件的改进。
“我们得到了相同的值，这一事实让我们相信，我们引用的不确定性可能是合理的，”该论文的主要作者、NIST物理学家理查德·斯坦纳说。
NIST和世界各地其他机构的科学家花了数年时间进行实验，试图找到一个基于自然界的可靠定义，以取代目前的国际标准“公斤”。“公斤”是一个有百年历史的圆柱体，由铂铱合金制成，大约有一个李子那么大。新的结果意味着NIST的方法，使用一个叫做瓦特天平或电子千克的装置，现在几乎足够精确，可以满足重新定义的标准。
关于何时以及如何重新定义千克的任何决定都将由一个国际组织——国际度量衡委员会(CIPM)做出，并由下一次于2007年召开的度量衡大会(CGPM)批准。CGPM可能会推迟重新定义，直到其他小组确认新的NIST结果。
巴黎附近的国际计量局(BIPM)目前维持主要公斤标准。虽然钢瓶在受控条件下被安置在一个特殊的拱顶中，但它的质量会随着时间的推移轻微漂移，并可能由于污染、表面清洁造成的材料损失或其他影响而发生变化。此外，该标准只可在BIPM获得，可能会被损坏或销毁。相比之下，自然属性的定义总是相同的，理论上可以在任何地方测量。
国际计量系统的其他六个基本单位是米(长度单位)、秒(时间单位)、安培(电流单位)、开尔文(温度)、摩尔(物质的量)和坎德拉(发光强度)。所有这六种都是根据自然的性质定义的，可以在任何装备适当的实验室进行测量。
NIST的瓦特天平是一个两层楼高的装置，旨在根据基础物理学和量子标准重新定义质量。它测量了一公斤重的人造物体与地球引力平衡所需的力，以及两个电值(见图)。这些测量被用来确定机械和电力之间的关系，可以结合几个方程式来定义千克的基本性质。
其中一个特性是普朗克常数，即辐射的能量与频率之比。这是科学家用来预测各种现象的“基本常数”的广泛集合之一。在这篇新论文中报道的最新的NIST普朗克常数值(6.62606901 x 10 -34焦耳秒)相当于1998年NIST的结果和1988年英国国家物理实验室的测量结果，这是另外两个最精确的值。
瓦特平衡是重新定义千克的两种主要方法之一。另一种方法是计算一个特定原子质量中有多少原子等于一千克的质量。根据斯坦纳的说法，NIST的最新测量结果的不确定度为百万分之0.052，而1998年的实验结果为百万分之0.087。总不确定度是将20多个误差源加起来计算出来的。
斯坦纳说，NIST最新测量的精度大致相当于目前千克标准质量随时间变化的可疑漂移。NIST的研究人员希望在未来一年左右的时间里，将瓦特平衡测量的不确定性进一步降低到0.02 ppm，以便在不久的将来达到商业质量测量所需的精度水平。
《计量》报告中的测量结果是NIST瓦特平衡的大量改进的产物，包括重建大多数硬件以消除许多误差来源。线圈和天平被封闭在一个玻璃纤维真空室，这减少了空气校正的需要。此外，线圈被加强，以减少弯曲导致的过量“噪声”的信号被测量。噪音降低到1998年实验水平的五分之一。研究人员还改进了仪器的对准、温度控制和用于实验管理和分析的软件。
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