質量單位千克(kè)基(jī)於普朗克常數的(de)新定義已於(yú)2019年5月20日在全世界範圍內正式實施。原則(zé)上,各(gè)國家計量院都(dōu)可以(yǐ)通過使用基布爾天平或焦耳天平或矽球法來實(shí)現對(duì)千克(kè)量值的複現。盡(jìn)管如此,國際質量和相關量(liàng)谘(zī)詢委員會(CCM)在2017年對不同精密測量普朗克常數(shù)實驗結果進行審查後決定:對千克量值複(fù)現暫由一個“標準值”來協調實現,直至該“標準值”與各千克量值複(fù)現實驗測量結果的不確定度相兼(jiān)容。“標準值”是一個國際互(hù)認(rèn)的千克複現量值,其值由CCM千克複現工作組根據不同千克量值複現實驗(yàn)的(de)國際(jì)比對結果來(lái)確定。
在千克新(xīn)定義生效後不久(jiǔ),CCM就啟動了首個千克(kè)量值複現的關鍵比對CCM.M-K8.2019,現已經完成。這次(cì)關鍵比對的主要目的(de)是評估不同國家計量院以及國際計(jì)量局(BIPM)千克複現實驗之間(jiān)的(de)一致性,並為(wéi)計算第一個CCM千克複現“標準值”提供依據。
跟2016年CCM千(qiān)克量值比對一樣(yàng),本次比(bǐ)對仍以BIPM作為比對主導(dǎo)實驗室。除了BIPM,參與本次關鍵(jiàn)比(bǐ)對還有6個國家級計(jì)量院,技(jì)術路線涵蓋了基布爾天(tiān)平(píng)、焦耳天平和矽球法。比對實驗室先在真空條件下用各自的千克複現裝置測定(dìng)一個或兩個1kg標準砝碼的質量。這些被測砝碼再送(sòng)至BIPM,在真空中通過質量比較器和一顆標準砝碼實現不同(tóng)比對實驗室被測砝碼量值的關聯。通過比較BIPM確定的砝碼量值與(yǔ)各實驗室實驗確定的砝碼量值,最終實現不同實驗室千克複現結果的(de)比對(duì)。如下圖所示,盡管不確(què)定度最小(xiǎo)的兩個(gè)結(jié)果k=2時的不確定度(dù)還尚未重疊,但整體比對結果已滿足95%置信區間一致(zhì)性的檢驗。比對結果加權平均值與(yǔ)BIPM溯源至國(guó)際(jì)千克原器(IPK)的“千克保持值”相差-0.019 mg。本次關鍵比對的具體結果可從BIPM關鍵比較數據庫中獲取。
CCM千(qiān)克量值複現任務組將3次關鍵性千(qiān)克比(bǐ)對結果的平均值作為最新千克量值溯源的“標準值”,這三次結果分別是2014年IPK和副基(jī)準比對(duì)結果[1]、2016年CCM千克實(shí)現實驗比對結果(guǒ)[2]、以及本(běn)次CCM.M-K8.2019關鍵比對參(cān)考值[3]。新的“標準值”比IPK的值高0.002mg。如此,在千克新定義下,IPK的新賦值是1kg - 0.002mg[4],其(qí)標準(zhǔn)不(bú)確(què)定度為0.020mg。從2021年2月1日開始(shǐ),質量單(dān)位千克(kè)溯源將基於本次新確定的“標(biāo)準值”。
國際千克原器
由於新(xīn)的“標準值”在其不確定度範圍內與現行1kg量值一致,所以無需對現行國際千克量值進行調(diào)整。但是,砝碼校(xiào)準與測(cè)量能力優於或接近0.020mg的國家計量院需要增加(jiā)砝碼校準不確(què)定度。BIPM將繼續為其成員國提供1kg鉑銥合金砝碼和不(bú)鏽鋼砝碼的校準服務,校準結果通過本次最新確定“標準值”溯源至普(pǔ)朗(lǎng)克(kè)常數。
[1]M. Stock, P. Barat, R. Davis, A. Picard, M. Milton, "Calibration campaign against the International Prototype of the kilogram: Part I: comparison of the International Prototype with its official copies" Metrologia 52 (2015) 310-316.
[2]M. Stock, P. Barat, et al., "Comparison of future realizations of the kilogram" Metrologia 55 (2018) T1-T7.
[3]M. Stock, P. Conceição, et al., "Report on the CCM key comparison of kilogram realizations CCM.M-K8.2019" Metrologia 57 (2020) Tech. Suppl. 07030.
[4]CCM Task Group on the Phases for the Dissemination of the kilogram following redefinition, " Calculation of the Consensus Value for the Kilogram 2020", available from the BIPM web site.
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