更新计量基本单位kg定义的研究现状赵克功（中国计量科学研究院，北京100013）摘要：在国际单位制中，质量的基本单位炮是以保存在巴黎国际计量局的千克原器定义的。现在，各国kg基准的质量以平均每年约0.5Pg的增长率在变大，这种变化早已超过kg国际比对的精度。从20世纪五十年代开始，科学家们对更新kg的定义进行了深入的探索与大量的研究，有望于21I比纪初将会有所突破，得以利用基本物理常数或原了的物理特性来建立量了化的kg新定义o本文简要介绍这些研究的现状和展望。尖键词：阿伏伽徳罗常数；单晶硅晶体；克分子质量；原子量；金原子；磁悬浮中图分类号：1M932文献标识码:A1引言计量基本单位是工业、科技和社会发展的基础，自然科学的进步也有赖于计量基本单位的准确性。一切物理量与化学量都要溯源到计量基本单位上，由它导出的物理和化学量值，在所给出的精度范围内应是准确无误的，不随时间、地点等外部条件的改变而变化。早在1870年J.C.Maxwell就指出：物理量的计量棊本单位不能以宏观量（实物）为基础，而应当以“永恒的和不变的粒子”物理特性为基础。但是，在今天广泛应用着的国际计量单位制中，计量基本单位的原始思想还是基于1901年G.Gorgi的建议。虽然，基于宏观量的原始思想的国际计量单位制在20世纪中对社会、经济、科技、工业等各方面的发展起了巨大的作用，但也随着科学与技术的进步更新了一些计量基本单位的定义，如长度一（米］、时间一I秒］、电压-［伏特］和电阻一f欧姆］等,都更新在以量子物理学为基础的基本物理常数上和原子的物理特性上。现在，在计量基本单位中只有质量的kg还定义在实物基准上。kg的定义是在1X87年第一届国际计量大会上确定的，以巴黎国际计量局保存的千克原器（钳钺合金的圆柱体）作为质量基本单位的国际基准。质量基本单位kg的定义是这样写的：“千克是质量单位，它等于国际T克原器的质量。”每个国家保有一个复制品，定期（每20年）送到巴黎国际计量局进行比对。2千克原器存在的问题以千克原器作为质量计量基本单位kg的实物基准存在以下原则性问题：（1）实物基准易损坏;（2）实物千克基准量值随时间、地点等外部条件的改变而变化,这个变化已远超过了kg国际比对的不确定度。1989年在巴黎国际计量局举行了20世纪最后一次各国千克基准与国际千克原器的比对。比对结果，各国千克基准质量的平均增长率约为0.51。女口,瑞士的国家千克基准（No.38）在1946年与1989年两次与国际千克原器比对的差值为+28Ugo徳国的国家千克基准（No.55）与国际千克原器比收稿日期:2000-02-18;修回日期：2000-06-260.295mg。属于法国科学院的千克基准（No.34），从第二届国际千克基准比对之后就保存在密封的容器中，再没有使用过，也没有动过。它的质量值变化如下：1889年，1kg・01073mg;1950年，1kg・01078mg;1992年1kg-01051mg。该千克基准质量从1950年到1992年42年间相对国际千克原器质量的变化为+0.027mg。另外，法国R.Davis从1949年至1989年对他们自己的T•克基准进行长期实验考核，结果是在这4（）年中其质量值相对增大了6XK）-72。按上述事实人们可以提出怀疑，即国际千克原器是否也在100年中变化了50Ug（5XW8）?这还不得而知。从上可以看出，当今的kg实物基准自身质量随时间的变化已超过了国际比对的不确定度,满足不了现代工业和科学技术发展的需要，其定义必须变更。变更的方向是利用基本物理常数或原子的物理特性，由实物基准更新为自然基准。3利用阿伏伽德罗常数研究kg的新定义利用用一定数量原子质量或基本粒子（电子或质子）质量更新质量计量基本单位kg的定义，这是科家们的设想Z-o但不论什么样的科学设想都必须确保原炬定义的延续性，即选定的一定数暈原子或基本粒子的质量必须溯源到当今的千克原器上，溯源的不确定度还必须保证在原kg国际比对不确定度的范围之内（5X10'8）o另外，为了计量基本单位传递的需要，符合kg定义的一定数量原子或基本粒子述应能构成一个宏观物体，这就要建立宏观与微观质量单位间的关系。阿伏伽德罗常数这一基本物理常数可满足此要求。以阿伏伽德罗常数心定义kg可利用下面的关系式：1kg=（NA*101X）1）U（1）其中：“=...