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質量の単位「キログラム」の定義が変わる!!
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YUTO 2018-11-17 19:47:08

日本を含む各国が加盟するメートル条約で単位のあり方を定める「国際度量衡総会」が今年の11月16日、フランスで開かれ、キログラムなど四つの単位の改定案が可決されました。


ここでの大きな注目点は、質量の単位「キログラム」の定義が「国際キログラム原器」と呼ばれる分銅から、約130年ぶりに見直されることになったことです。


 


これまで、1キログラムは、19世紀末に作られた白金とイリジウムの合金でつくられた円柱状の金属塊の質量が基準でした。


その金属塊のサイズは直径も高さも約39ミリメートルです。


それは二重のガラス製の鐘の中に保管されています。(以下の図)



当時の最先端の冶金工学などが導入されて製作された白金イリジウムの金属塊は、腐食せず、また摩耗にも強く、慎重に扱えば10万年は質量の基準として機能するだろうと期待されました。


そのために、その分銅の質量が基準とされました。


 


その基準がずれると、世界中の質量の計測に関連する測定結果がずれてしまい、産業や経済に大きな影響を与えます


分銅はパリ郊外の国際度量衡局に厳重に保管されていますが、年月とともにわずかに質量が変化していることが判明しました。


 


それは日常生活には影響しないほどの変化ですが、現代のハイテク社会にとっては無視できない変動です。


科学の発展により、これまで無視できていた計測の微小なずれが見つかり、今後の科学の発展を阻害するおそれが出てきたのです。


 


そうすると精密な測定に支障が出る可能性があり、定義の見直しが検討されてきました。


また、キログラム原器の焼損や紛失のおそれもありました。


 


そして、2019年5月20日に、キログラム原器の役目が終わり、新しい定義が採択されます。


 


 


新しい定義は、光に関する物理定数「プランク定数」を基に定めます。


「プランク定数」とは量子力学においてエネルギーの最小単位と結びついた物理定数です。恣意的に選ばれた国際キログラム原器ではなく、いつでもどこでも不変なプランク定数による、未来永劫不変な合理的定義と言えます。


 


プランク定数hに基づく定義では、質量をm、光速をcとすると、静止エネルギーと質量の関係式 E = mc2 を用いて、ある振動数 ν の光子のエネルギー (E = ) と等しい静止エネルギーを持つ物体の質量を1キログラムと定義します。すなわち、より



となります。(質量とエネルギーの等価性光量子仮説)


ここで1キログラムを定義するために、m=1とします。


すると光子の振動数は、


光速c=299 792 458 〔m/s〕 、プランク定数 h=6.626 069 57 × 10-34  〔J・s〕より



となります。つまり質量の定義は、


振動数が {(299 792 458)2/6.626 069 57}× 1034 ヘルツの光子が持つ質量を1キログラムとする


と言えます。


 


この新しい定義にできるようになったのは測定技術の進歩で定数をより精密に求められるようになったからです。


今後は分銅など特定の物体によらなくなり、手間のかかる管理や誤差の心配もなくなります。


 


出典


キログラムの定義が変わる、そのとき何が起こるのか?


 


「キログラム」の定義、変更を決定 「アンペア」なども 


朝日新聞、2018-11-16


 

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NEMberのコメント

YUTO

YUTO
2018-11-18 16:26:25ID:9904

>>sama::さん
本当に、キログラム原器が壊されなかったのは奇跡だと思います。
話はキログラムとは別になりますが、日本ではメートル原器の複製が空襲によって消失する可能性もありました。もし消失すれば、日本の科学技術の発展はなかったでしょう。
キログラム原器は未来永劫存在できるわけではないから、混乱する前に物理定数による定義に移ってよかったと感じました。

sama

sama
2018-11-18 16:14:20ID:9901

うーん、勉強になりました。

>キログラム原器の焼損や紛失のおそれもありました。

ホントこれですよね。
頭おかしい人が130年間ぶっ壊しに来なかったのはなかなか奇跡だと思いました。笑

YUTO

YUTO
2018-11-18 01:20:08ID:9644

>>shinobu::さん
このようになったのは、文明の発展のおかげです。
ここまでようやく行き着いたなぁと感じました。

shinobu

shinobu
2018-11-17 22:27:55ID:9570

㎏が使われなくなる!?かなと思ったら、違ったですね。基準が白金イリジウムの金属塊だったのは知らなかったですお(^ω^)時代に沿った方法で基準は作った方がやっぱりいいんですおね~。

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