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サイエンス

SI単位の改訂定義、施行 36

ストーリー by hylom
新しいものさし 部門より
Liberdade曰く、

昨年11月に開催された第26回国際度量衡総会において採択された、SI基本単位の定義の改訂が、World metrology dayの2019年5月20日に施行された(プレスリリース)。

今回の施行において定義の変更が行われた単位は、キログラム/アンペア/ケルビン/モルの4つとなるが、最大の変更点は、昨年の採択時にも報じられたとおり(「キログラムの定義、130年ぶりに改訂へ」)、キログラムの定義がキログラム原器によるものから物理定数による定義に変更されたことである。

改訂された定義については、昨年の採択時に産総研が出したプレスリリースにまとまっている。

また、産総研は改訂の施行にあわせ、特設サイトを開設している。

  • 科博 (スコア:5, 参考になる)

    by tori_sanpo (39645) on 2019年05月22日 14時06分 (#3619047) 日記

    東京上野の国立科学博物館で5月14日~6月16日の期間、
    「さようならキログラム原器―「はかる」単位、130年ぶりの大改定」 [kahaku.go.jp]を開催中です。
    関連イベントとして5月24日、5月31日、6月7日の18:30~19:00に
    ギャラリートーク「時代とともに単位も変わる」があります。
    (5月31日はプレミアムフライデーイベントとして)
    また、6月2日の15:30-16:30には決定にかかわった産総研の研究者による
    トークイベント「キログラム原器の新しい定義~さようならキログラム原器~」 [kahaku.go.jp]があります。

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  • by manmos (29892) on 2019年05月22日 16時43分 (#3619199) 日記

    温度以外は、有効数字9桁の定数からの定義っつぅことですかね。

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    • by Anonymous Coward on 2019年05月22日 17時19分 (#3619240)

      いや、どれも、定数の有効桁数は無限大。定められた9桁より下の位は、どこまでもずっと0が続く。有効桁数9桁の計測値から定められただけで、定数としては、完璧に正確にジャストその9桁。

      「真の値」は別にあるんだろうけど今のところ9桁にしとこうか、という話ではない。

      遙か未来にもっと精度の良い計測手法が開発されて、「2018年時点でのキログラム原器の質量を1kgとした場合のアボガドロ定数」、つまり、「2018年の人類が本当の欲しかった真の定数」を計測した結果、10桁よりもさらに高精度に計測できたとしても、その値はスルー。科学史的には面白いデータなので、誰かがやって科学博物館に並べるネタにするんじゃないかと期待したいけど、実用はされない。それ以降の時代でも、その値は無視して、2018年に定まった9桁の数値がアボガドロ定数。

      その場合に「遙か未来に10桁目以降まで計測されたより正確な値」と「2018年にアボガドロ定数として定めた値」が9桁目まで一致していたら人類の営みとしては成功。もし一致しないと、結構恥ずかしいことになるので、それだけは絶対に起こすまい、とこの分野の方々が慎重にも慎重を重ねて頑張ってこられた。本当に成功したかどうかは、これからのお楽しみ。

      • by Anonymous Coward

        科学定数の定義が変わったら、関数電卓買い替えなきゃ。

        #手元の関数電卓のプリセットの定数と比べたら、有効数字7桁目から差があった

      • by Anonymous Coward

        あ、でも、次のキログラムの定義の改訂後なら、アボガドロ数の9桁目以降が0じゃなくなる可能性はあるのかな?

        何かしら、もっと良い質量の定義方法が考案されて、十分な精度が得られる、となったら、今度は、アボガドロ数が現状の9桁から全く変わらないように、新しいキログラムの定義が作られることになる。

        その時に、運良く割り切れて、アボガドロ数が全く変わらない定義に出来るとは思えないので、アボガドロ数の9桁の後ろに0002...みたいな端数が追加される…のかな。

        アボガドロ数が変わらないよう、「新キログラムの定義は、○○定数が、[新たな10桁以上の精度の測定値から得られた、有効桁数無限大の定数] / [アボガドロ数]」と定めるようなやり口もありそうだけど。

        秒の定義がアップデート予定というから、その動向を見たら分かるか。「セシウム原子が…」の値が現行と同じ整数値のまま維持されるのか、次期定義に基づくと整数値から外れて端数が付くようになるのか。

        • by shinshimashima (9763) on 2019年05月23日 1時25分 (#3619555) 日記

          おそらくだけど、molが他の単位の定義に関わってこない「行き止まり」の単位だから
          kgが変わってもアボガドロ定数NAはそのままで
          モル質量定数(今回の定義で不確かさのある定数に変わった)が変わるだけじゃないのかな

      • by Anonymous Coward

        つまり厳密に、1 mol = 6022垓1407京6000兆 個 ですね。
        # 「個」で良いのかしら

  • by Anonymous Coward on 2019年05月22日 15時25分 (#3619107)

    2011年の会議では、キッブルバランス法陣営(ワット天秤から最近呼び方が変わったんですね、知りませんでした)、と、アボガドロ定数測定陣営の結果が食い違って改訂ならず。特設サイトによると、その後、アボガドロ定数の方は、シリコン球の表面に付いた意外な余分な原子層を精密な観測で発見してその分をさっ引いて、ついに一致、とか。

    じゃあ、アボガドロ陣営がキッブル陣営を一方的にお待たせしていたのか、特設サイトはアボガドロ陣営中心なのでそっちの事情が書かれただけで両陣営がそれぞれ精度を上げてきてついに重なったのかちょっと気になって調べてみました。産総研 [aist.go.jp]の記事中の図と、アボガドロ定数6.02214076×1023を見比べてみると、キッブルは広めの不確かさの中に正解を含んだりもしている一方、不確かさが小さいアボガドロは言い訳しようのない間違い。

    もし、アボガドロ定数を求める方法だけで改訂していたら、想定していたのと異なる改訂になっていて危ない所でした。いつかそのズレに気付いたときに「世界中の秤は定義通りに校正されていませんでした、ごめんなさい」ってなことに成りかねなかった訳で。何かの想定外(手法、実装の想定漏れや、もしかすると、未知の物理現象)があると困るから、複数の全く異なる方法で一致するまで測定しよう、という方針の必要性も示せたという意味でも有意義な事例ですね。

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    • by Anonymous Coward

      そのズレが1kgに対して何パーセントくらいか知ってたら教えてほしいです。

      • by Anonymous Coward

        知っていたらと言うか、リンク先から読み取れる情報ですが、
        6.02214076 が真値と定まった値の所、グラフから大ざっぱに読み取って2011年時点での測定値が、
        6.022141 ぐらいとされていたようなので、3.99×10-6 = 0.0000399%ぐらいでしょうか。

        • by Anonymous Coward

          回答ありがとうございます。
          一般人が使うはかりには全然影響なさそうな感じです。
          それでも2011年から2019年まで時間をかけったってことは、それだけ定義を大事にしてるってことかな。

          • by Anonymous Coward

            未来の一般人にとっては問題になってくるかも知れない

            • by Anonymous Coward

              それはあんまり無いかと。

              特設サイトにも、極論するとアボガドロ定数=1と決めちゃっても良いけど、その場合、世界中の秤を調整し直さないとダメで大変、みたいなことが書いてありますが、その調整が終わってしまえば、後は普通に使うだけなので。

              新・旧両方の定義の時代に跨がった人にとっては、以前は「90kgといえばデブ」だったのが、「30エクサグラムと言えばデブ(数値は適当です計算してません)」に変わってしまって、覚え直すのが面倒、とかの不便はありますが。そういう風に「旧定義時代に計測された何かしらのデータ」を参照する際には、新定義に合致するよう

          • by Anonymous Coward

            多分、一般人どころか、特殊な研究者にも影響しないんではないかと。なにせ、そんな精度で質量を計測しているのは、当の新定義グループぐらいでしょうから。もし、そこがブレると困るんだよ、みたいな研究領域があれば、そっちの方が新定義の有力な候補になるはずで。

            そんなこんなで急ぐ理由もないから、徹底的に丁寧にやった、という辺りではないかと。その途上で、突然原器に想定外の異変が、みたいな緊急事態でもあれば話は違ったかも知れないけど。

            • by Anonymous Coward

              将来的にSFのワープみたいなことができるようになった時に20桁精度で飛ばす物体の重量を計算するとかになると、
              「その程度」で済まないどころか計算に使う定数としてすら今回の定義では有効桁数が足りんとか言う事になったりはしないだろうか。

              • by Anonymous Coward

                別のコメント [srad.jp]にも書きましたが、今回のも定義としての有効桁数は無限大ですよ。意味ありげな数値が入っているのが最初の9桁なだけで、残り0がどこまでも続いているのが定数の真の姿です。

                なにせ、人間が勝手に決めた定数なので、そういう一見無法と思えるやり方が通ります。なんだか、自然を徹底観測して、ついに発見した何らかの自然の摂理を表現する数値、っぽくみえますが実はそうではないというのがなかなか面白いところです。

                あの数値は単なる「人間が勝手に作ったキログラム原器と呼ばれる物体をある方法で測定した値(含まれる原子の個数を…に換算した値、とかそういう)」、すなわち、「人間が大変回りくどい方法で勝手に決めた値」です。

        • by Anonymous Coward

          1トンあたり0.4グラムの誤差って事かな。結構大きい誤差だな。
          1キロあたり0.4ミリグラム、そんな大きい誤差なの?まじ?って気持ち。

          • by Anonymous Coward

            すみません、0.00で書いた方、0が一個足りないですね。それでも意外とでかいですが。

  • by Anonymous Coward on 2019年05月22日 14時17分 (#3619053)

    モルの定義の変更は単にkg定義の変更に合わしただけという理解でいいのでしょうか。
    教えて偉い人。

    *よく考えたらグラムでなくキログラムが定義されてるだけなんだな・・・。グラムはキログラムの1/1000と表現するのが正しいのだろうか。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      アメリカにはポンド原器があるとかないとか。

  • by Anonymous Coward on 2019年05月23日 0時26分 (#3619535)

    門外漢でも感覚的にイメージしやすい定義だったのになあ

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      感覚的にイメージしやすいだったらキログラムは水1リットルだし秒は一日を24時間で割って60分で割って60秒で割って、ですよ。
      (メートルはなあ……地球の極~赤道の一千万分の一と言われても……)
      その感覚的にわかりやすく決めた基準がすっごく厳密にはきっちり決まらないことがわかってきたので、
      感覚的基準と大きく変わることなく厳密な基準を定めよう、って科学者のみなさんがずーっとヒーコラ考えていたわけでしょ。
      (ここで「感覚的基準と大きく変わることなく」を忘れた新単位を決めると総すかんくらう)

      つーかアンペアって日常感覚でもわかりにくいような。生活レベルではボルトは電池やコンセントで、
      ワットは電球や電気ストーブなんかでおなじみですけど、アンペアが絡むのってブレイカーくらいでしたから、
      どっちかというと電流は電力を電圧で割った値というイメージでした。
      最近はスマホの急速充電とかでアンペア表示がおなじみになってきてますが……

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皆さんもソースを読むときに、行と行の間を読むような気持ちで見てほしい -- あるハッカー

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