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何謂「一公斤」？這個我們常用的重量單位「公斤」（kilogram，即kg），原來也是在國際單位制中，目前唯一一個仍然使用實物進行定義的單位，這個實物是一個合金圓柱體，質量相等於一公斤，它也有多個複製品送到世界各地，作為各地的重量標準參照。
只是科學家發現這個實物的重量也會有變化，與各個複製品又會出現重量差異，有時會輕微「唔足秤」，意味一公斤不再是一公斤。所以科學家決定在周五（16日）投票為一公斤設新標準，以物理學中的普朗克常數取代，重新定義「一公斤」。
一公斤原本的定義，就是一千毫升水的質量，但是水的密度會隨溫度及壓力變化，亦很難取得純水作參照，所以國際度量衡大會（CGPM）1889年打造一個由9成鉑及1成銥組成的鉑銥合金「國際公斤原器」（international prototype of kilogram），以此作為一公斤的標準。
科學家把這個大小如高爾夫球的「國際公斤原器」，暱稱為「大K」（Le Grand K），由於微量的灰塵、濕氣、指紋油污或冷縮熱脹等，都足以影響「大K」質量，故此科學家把「大K」保存在法國巴黎近郊的國際度量衡局（BIPM）儲藏室內，受到嚴密監控，並置於一個真空三層玻璃罩內保護。然後科學家又製造多個「大K」的複製品，送到世界各地，讓各地以此複製品作為該地的重量標準參照。
科學家相隔多年就會取出「大K」一次，與世界各地的其他複製品定期進行對比，以確保質量標準的精準度。據指只有三位分別握有鑰匙的科學家聚在一起，才能將它拿出。
但是眾多大自然因素始終有所影響，據《衛報》指，科學家發現「大K」的重量會出現變化，例如受到灰塵或空氣影響時會重了一點點，或乾淨時又輕了一點點，令重量出現波動，此外，科學家在過去多年又發現，「大K」與複製品之間有質量差異，此差異在多年來累積到了差不多50微克，造成誤差。
50微克大概等於一粒沙子的質量，但對於科學及測量已是一個嚴重誤差。美國國家標準與技術局（NIST）物理學家史蘭明格（Stephan Schlamminger）表示，許多技術有賴公斤的精密測量值，所以取代「大K」非常重要。
為更穩定及準確衡量公斤，國際度量衡大會2011年同意不再以有形物體作為質量標準，並以普朗克常數（Planck constant）來定義公斤。普朗克常數是一個量子物理常數，用以描述能量與電磁波頻率的關係。
利用普朗克常數定義質量主要有兩種方法，分別為「瓦特天平法」（watt balance）及俗稱矽晶球法的「X光晶體密度法」（XRCD method），但國際度量衡大會仍未沒選出以哪種方法為依歸，所以會在11月16日作最終投票。
「瓦特天平法」是透過在天平其中一端的磁場中放置線圈，再在另一端施加法碼，量度多少電流才能達到平衡，便可得出普朗克常數。「X光晶體密度法」為國際亞佛加厥計畫（International Avogadro Project）所發展的技術，透過計數高純度矽晶球的矽原子數量，得出普朗克常數。
事實上，這並非首次以常數取代實物作為定義單位的標準。以前科學家亦是以鉑銥合金棒的長度定義「米」，及後在1983年才以光速定義。這些新定義雖然比較複雜，但卻不易變動。相信「大K」在不久的將來，就會與全球的兄弟「退役」，與鉑銥合金棒原器成為博物館一員。
https://hk.news.yahoo.com/唔足 ... �準-010000315.html |
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雷达卡
发表于 2018-11-14 13:02:00
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