当代计量学的现状和发展③_更新计量基本单位一量険"定义的研究赵克功（中国计量科学研究院，北京101312）摘要:国际计量单位制中的质量基本单位一kg是以放在巴黎国际计量局的千克原器定义的•质量2/基准的质量以平均每年0.5"g增长率在增长•它的质量变化早已超过国际质量“kg”比对的精度.从20世纪50年代，科学家们对更新质量'kg”的定义进行了广泛深入的探索与大量的科学研究，有望21世纪初将会有所突破，利用基本物理常量或原子的物理特性建立量子化质量新定义•本文简要介绍这些科学研究的现状和展望.关键词:阿伏伽徳罗常量;单晶硅晶体;摩尔质量;相对原子质量;金原子;磁悬浮中图分类号：TB91文献标识码：E文章编号:100020712（2002）0420038206当代计量学的现状和发展连载1引言计量基本单位是工业科学技术和社会发展的基础，自然科学的进步也要依赖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・性计量基本单位导出的物理和化学量值，在所给出的粳度范围内应是准确无误和永恒的，不随时间地点等夕I部条件的改变而变化•早在1870年JamesClerkMax：well就指出物理量的计量基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"物理特哲为基础•但是，今天广泛应用着的国际计量单位制中廿量基本单位的原始思想还是基于1901年G.Gorgi佢建议.虽然，国际计最单位制基于宏观量为基础的原始思想，但在20世纪中它对社会各方面的发展起了巨大的作用・随着科学与技术的进步也更新了一些计量基本单位的定义•如长度基本单位一（m）时间基萍单位一^（s）电单位基准一■犬特（V）和欧姆（Q等，都利用以最子物理学为基础的基本物理常最和惊子的物理特性作了更新.现在，在计量基本单位中只去唯一的质量2/定义还是以实物作为基准.质量匸才的定义是在1887年第一届国际度量衡大会上确定的，是以巴黎国际计量局保存的千克原器（钳■铁合金的圆柱体）为国际质量基准.而质呈W的定义就是这样写的：“千克是质最单位，它等于国际千克原器的质量•”每个国家都有一个复制品，定期（每20年）送到巴黎国际计量局进行比对.2干克原器存在的问题以千克原器作为质量'kg”计量基本单位的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改变而变化•这个变化远超过了国际质最“婕”比对的％确定度.1989年在巴黎国际计量局举行了本世纪的最后一次各国家千克基准与巴黎千克原器的比对•比对结果国家千克基准质量的平均增长率约为0.5ZZgW如:瑞士的国家千克基准No.38的质量，1946年与1989年两次与国际千克原器比对的差值为+28“g.德国的国家千克基准No.55与国际千克原器比对结果为1kg+0.252mg,它增长率也为0.5“艸（图1）•我国+250-)95019601970198019902000年份国家千克基准No.60的比对结果为1kg+0.295mg.千克基准质量随时间的增长人们早已了解.如耒说是灰尘落在基准上或其他物质对千克基准的污染那么，质量专家们几十年来研究了许多对千克基准侪存和科学的清洗方法可以抑止和消除这些因素・在赵次比对中，属于法国科学院的No.34千克基准,从第二届国际千克基准比对之后，该千克基准就保存在密食的容器中，没有使用过，也没有动过，它的质帚值变仆如下：1889年1kg・0.073mg1950年1kg.0.078mg1992年1kg・0.051mg该千克基准质量从1952年到1992年的40年之间相对国际千克原器质量的变化为+0.27mg.另外，RDavis从1959年至1989年对他们自己的千克基准迪行长期实验考核，其结果在这40年中他们的千克基滄质量值相对增高了6>d0'72.按上述事实可以推算出国际千克原器是否也在100年中变化了50“g(5x10s)?不得而知.由此可见，当今的质量“kg”基准自身质最随时间的变化已超过了国际比对的不确定度，更满足不了当今工业科学技术发展的需要，必须变更•变更的方向是利川基本物理常量或原子物理特性.3利用阿伏伽德罗常量NA研究质量〃kg"的新定义利用原子质量或'基本”粒子(电子或质子)质量更新计量基木单位质量的定义，即用一定数量原子或'基本"粒子的质量来定义基本单位质量这是科学家们的设想之一•但不论什么样的科学设想都必须确保原质量“kg"定义的延续...