miniatura| Sistemul Internațional după redefinirea din 2019: unitățile fundamentale așa cum sunt definite în termeni de constante fizice și alte unități de bază. Aici, înseamnă că este folosit în definiția lui . miniatura| Sistemul Internațional între 1983 și 2019: definițiile în termeni de alte unități fundamentală (de exemplu, metrul este definit ca distanța parcursă de lumină într-o anumită fracțiune de secundă), cu constantele naturii și artifactele folosite pentru a le defini (cum ar fi masa pentru kilogram și punctul triplu al apei pentru kelvin). În 2019, patru dintre cele șapte specificate în au fost redefinite în termeni de constante fizice naturale, în locul unor artifacte umane, cum ar fi . Începând cu , cea de-a 144-a aniversare a , kilogramul, amperul, kelvinul și molul au început să fie definite prin stabilirea unor valori numerice exacte, atunci când sunt exprimate în unități SI, pentru constanta Planck (), sarcina electrică elementară (), constanta Boltzmann (), respectiv (). Secunda, metrul și candela fuseseră redefinite anterior folosind constante fizice. Cele patru noi definiții au vizat îmbunătățirea SI fără a modifica valoarea vreunei unități, asigurând continuitatea cu măsurătorile existente. În noiembrie 2018, a 26-a (CGPM) a aprobat în unanimitate aceste modificări The conference ran from 13–16 November and the vote on the redefinition was scheduled for the last day. Kazakhstan was absent and did not vote. pe care (CIPM) le propusese la începutul acelui an, după ce a determinat că se îndeplinesc condițiile convenite anterior pentru schimbare.Aceste condiții au fost îndeplinite de o serie de experimente care au măsurat constantele cu o precizie ridicată în raport cu vechile definiții SI și au fost punctul culminant al mai multor decenii de cercetare.
Ultima schimbare majoră a sistemului metric avusese loc în 1960, când se publicase oficial Sistemul Internațional de Unități (SI). Atunci a fost redefinit metrul: definiția a fost schimbată de la la un anumit număr de lungimi de undă ale unei linii spectrale a unei radiații a izotopului , făcând ca metrul să derive din fenomene naturale universale.Metrul a fost redefinit din nou în 1983 prin fixarea valorii vitezei luminii în vid. Acea definiție a rămas neschimbată în 2019 și rămâne în vigoare și astăzi. Kilogramul rămăsese însă definit de un prototip fizic, care rămăsese singurul artifact de care depindeau definițiile unităților SI. În acel moment SI, ca sistem coerent, era construit în jurul a șapte , ale căror puteri se foloseau pentru a construi toate celelalte unități. Odată cu redefinirea din 2019, SI este construit în jurul a șapte constante definitorii, care permit ca toate unitățile să fie construite direct din aceste constante. Desemnarea unităților fundamentale este păstrată, dar nu mai este esențială pentru definirea unităților SI.
Sistemul metric a fost conceput inițial ca un sistem de măsurare derivat din fenomene neschimbate, dar limitările practice au necesitat utilizarea artifactelor – prototipul metrului și – la introducerea sistemului metric în Franța în 1799. Deși a fost conceput pentru stabilitate pe termen lung, masele prototipului kilogramului și ale copiilor sale secundare au prezentat mici variații unele față de altele de-a lungul timpului; ca urmare, ele nu mai sunt considerate a fi adecvate pentru acuratețea crescândă cerută de știință, fapt care a determinat căutarea unui înlocuitor adecvat. Definițiile unor unități fuseseră enunțate prin măsurători greu de realizat cu precizie într-un laborator, cum ar fi kelvinul, care era definit în termeni de punctul triplu al apei. Odată cu redefinirea din 2019, SI a devenit complet derivat din fenomenele naturale, majoritatea unităților fiind bazate pe constante fizice fundamentale.
O serie de autori au publicat critici la adresa definițiilor revizuite; printre aceste critici se numără premisa că propunerea nu a reușit să abordeze impactul ruperii legăturii dintre definiția daltonuluiDaltonul nu este definit în propunerea formală supusă votului CGPM, și apare doar în ediția a IX-a a Broșurii SI. și definițiile kilogramului, molului și .
Context Structura de bază a SI a fost dezvoltată pe parcursul a aproximativ 170 de ani între 1791 și 1960. Din 1960, progresele tehnologice au făcut posibilă abordarea punctelor slabe ale SI, cum ar fi dependența de un artifact fizic pentru a defini kilogramul.
Dezvoltarea SI În primii ani ai Revoluției Franceze, liderii Adunării Naționale Constituante Franceze au decis să introducă un nou sistem de măsurare care se baza pe principiile logicii și fenomenelor naturale. Metrul a fost definit ca a zece milioana parte din distanța de la Polul Nord la Ecuator, iar kilogramul ca masa a unei miimi de metru cub de apă pură. Deși aceste definiții au fost alese pentru a evita ca unitățile să devină proprietatea cuiva, ele nu au putut fi măsurate cu suficientă comoditate sau precizie pentru a fi utile în practică. În schimb, s-au creat prototipuri sub forma și care erau „cea mai bună încercare” de a îndeplini aceste principii.
Până în 1875, utilizarea sistemului metric a devenit larg răspândită în Europa și în America Latină; în acel an, douăzeci de țări dezvoltate industrial s-au întâlnit pentru , care a dus la semnarea , în baza căruia au fost înființate trei organisme care să preia custodia prototipurilor internaționale ale kilogramului și metrului și să reglementeze comparațiile cu prototipurile naționale. Acestea au fost:
(Conferința Generală pentru Greutăți și Măsuri, ) – Conferința se întrunește o dată la patru până la șase ani și este formată din delegați ai țărilor care au semnat convenția. Acesta discută și examinează aranjamentele necesare pentru a asigura propagarea și îmbunătățirea Sistemului Internațional de Unități și aprobă rezultatele noilor determinări metrologice fundamentale. (Comitetul Internațional pentru Greutăți și Măsuri, ) – Comitetul este format din optsprezece oameni de știință eminenți, fiecare dintr-o țară diferită, numiți de CGPM. CIPM se întrunește anual și are sarcina de a consilia CGPM. CIPM a înființat mai multe subcomitete, fiecare însărcinat cu un anumit domeniu de interes. Unul dintre acestea, (CCU), consiliază CIPM în chestiuni referitoare la unitățile de măsură. BIPM (Biroul Internațional pentru Greutăți și Măsuri, ) – Biroul asigură păstrarea în siguranță a prototipurilor internaționale ale kilogramului și metrului, oferă facilități de laborator pentru compararea periodică a prototipurilor naționale cu prototipul internațional și este secretariatul CIPM și CGPM.
Primul CGPM (1889) a aprobat oficial utilizarea a 40 de prototipuri ale metrului și 40 de prototipuri ale kilogramului fabricate de firma britanică ca standarde impuse de Convenția metrului. Prototipurile Metrul nr. 6 și Kilogramul KIII au fost desemnate drept prototip internațional al metrului și, respectiv, al kilogramului; CGPM a păstrat alte copii ca copii de lucru, iar restul au fost distribuite statelor membre pentru a fi utilizate ca prototipuri naționale. Aproximativ o dată la 40 de ani, prototipurile naționale erau comparate și recalibrate cu prototipul internațional.
În 1921, Convenția metrului a fost revizuită și mandatul CGPM a fost extins pentru a oferi standarde pentru toate unitățile de măsură, nu doar pentru masă și lungime. În anii următori, CGPM și-a asumat responsabilitatea de a furniza standarde pentru curentul electric (1946), luminozitate (1946), temperatură (1948), timp (1956) și masă molară (1971). A IX-a CGPM din 1948 a instruit CIPM „să facă recomandări pentru un sistem practic unic de unități de măsură, adecvat pentru adoptare de către toate țările care aderă la Convenția Metrului”. Recomandările bazate pe acest mandat au fost prezentate celei de a XI-a CGPM (1960), unde au fost acceptate oficial și au primit numele de „” și abrevierea „SI”.
Impulsul pentru schimbare Există un precedent pentru schimbarea principiilor care stau la baza definirii unităților de bază SI; al XI-lea CGPM (1960) a definit metrul SI în termeni de lungime de undă a radiației de , înlocuind bara etalon anterioară SI, iar a XIII-a CGPM (1967) a înlocuit definiția originală a secundei, care se baza pe rotația medie a Pământului din 1750 până în 1892, cu o definiție bazată pe frecvența radiației emise sau absorbite cu tranziție între două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de . A XVII-a CGPM (1983) a înlocuit definiția din 1960 a metrului cu una bazată pe secundă, oferind o definiție exactă a vitezei luminii în unități de . dreapta|miniatura| Deriva în timp a masei prototipurilor naționale , plus două dintre copiile surori ale : K32 și K8(41).Prototipul nr. 8(41) a fost inscripționat accidental cu numărul 41, dar accesoriile lui sunt marcate corect cu numărul 8. Întrucât niciun prototip nu este marcat cu 8, acest prototip este denumit 8(41). Toate modificările de masă sunt relativ la Prototipul Kilogramului. De la fabricarea lor, s-au detectat variații de până la kilograme (20 μg) pe an la kilogramele-prototip național în raport cu prototipul internațional al kilogramului (IPK). Nu exista nicio modalitate de a determina dacă prototipurile naționale câștigau masă sau dacă cel internațional pierdea masă. Ulterior, metrologul Peter Cumpson de la a identificat de atunci absorbția vaporilor de mercur sau contaminarea cu carbon drept posibile cauze ale acestei derive. La cea de a XXI-a reuniune a CGPM (1999), laboratoarele naționale au fost îndemnate să investigheze modalități de rupere a legăturii dintre kilogram și un anumit artifact.
Metrologii au investigat mai multe pe baza constantelor fizice fundamentale. Printre altele, și dezvoltarea (cunoscută ca „bilanțul de wați” înainte de 2016) promiteau metode de măsurare indirectă a masei cu o precizie foarte mare. Aceste proiecte au oferit instrumente care permit mijloace alternative de redefinire a kilogramului.
Un raport publicat în 2007 de (CCT) către CIPM a remarcat că definiția actuală a temperaturii se dovedește nesatisfăcătoare pentru temperaturi sub și pentru temperaturi peste . Comitetul a considerat că constanta Boltzmann oferă o bază mai bună pentru măsurarea temperaturii decât punctul triplu al apei, deoarece depășește aceste dificultăți.
La a XXIII-a reuniune (2007), CGPM a mandatat CIPM să investigheze utilizarea constantelor naturale ca bază pentru toate unitățile de măsură, în locul artifactelor care erau atunci în uz. În anul următor, aceasta a fost aprobată de Uniunea Internațională de Fizică Pură și Aplicată (IUPAP). La o reuniune a CCU desfășurată la Reading, Regatul Unit, în septembrie 2010, au fost convenite în principiu o rezoluție și un proiect de modificări ale broșurii SI care urmau să fie prezentate la următoarea reuniune a CIPM din octombrie 2010. Reuniunea CIPM din octombrie 2010 a constatat că „condițiile stabilite de Conferința Generală la a XIII-a reuniune nu au fost încă îndeplinite pe deplin. Din acest motiv, CIPM nu propune o revizuire a SI în prezent”. Cu toate acestea, CIPM a prezentat o rezoluție spre examinare la cea de-a XXIV-a CGPM (–) pentru a cădea de acord cu noile definiții în principiu, dar nu pentru a le implementa până când nu se finalizează detaliile. Această rezoluție a fost acceptată de conferință It was not expected to be adopted until some prerequisite conditions are met, and in any case not before 2014. See și, în plus, CGPM a mutat data celei de a XXV-a reuniuni din 2015 în 2014. La a XXV-a reuniune din –, s-a constatat că „în ciuda [progresului în ceea ce privește cerințele necesare], datele nu par încă a fi suficient de solide pentru ca CGPM să adopte SI revizuit la a XXV-a reuniune a sa” amânând astfel revizuirea pentru următoarea întâlnire din 2018. În 2017 încă nu erau disponibile măsurători suficient de precise pentru a îndeplini condițiile, și redefinirea a fost adoptată la a XXVI-a CGPM (–).
Definirea constantelor