Будут ли единицы СИ когда-либо нуждаться в переопределении?

До недавнего времени существовали очевидные проблемы с определениями фундаментальных единиц в системе СИ, например, частицы, стирающиеся с прототипов килограммов (или поглощение паров ртути), и вода, используемая для определения кельвинов, встречалась только в Швейцарии.

Из Википедии: «16 ноября 2018 года 26-я Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) единогласно проголосовала за пересмотренные определения базовых единиц СИ, которые Международный комитет мер и весов (CIPM) предложил ранее в том же году. Новые определения вступят в силу 20 мая 2019 года».

С этими новыми определениями, в основном определяющими единицы с точки зрения фундаментальных констант, будет ли необходимость в дальнейшем пересмотре определений СИ? Больше нет физических артефактов/прототипов, которые можно было бы удалить из определений, поэтому, если мы полностью не откажемся от единиц СИ, нужно ли что-то еще менять?

Ответы (2)

Существующий ответ flippiefanus находится на правильном пути, но в этом нет «возможно». Второй определенно находится на пути к переопределению в какой-то момент в будущем; это не столько вопрос «если», сколько «когда» и «к чему».

Это связано с тем, что оптические стандарты частоты уже лучше, чем микроволновые стандарты на основе цезия, и они совершенствуются гораздо более быстрыми темпами, и не предвидится никаких реальных препятствий для существенного прогресса такими же темпами в течение достаточно долгого времени. BIPM имеет отличное графическое изображение ситуации :

введите описание изображения здесь

Источник изображения

Как видите, уже существует несколько стандартов частоты оптических часов, точность которых превышает точность, допускаемую фундаментальными ограничениями секунды СИ, как они определены в настоящее время (т. е. синими точками). Таким образом, эти эксперименты могут, например, измерять отношения частот с более высокой точностью, чем позволяет секунда СИ, но они не могут указывать абсолютные частоты, потому что цезиевый стандарт, с которым им нужно сравнивать, просто недостаточно точен.

(Это аналогично ситуации со счетчиком непосредственно перед его переопределением для установки с к фиксированному значению: у нас были чрезвычайно точные измерения, например, расстояния до Луны, но преобладающей неопределенностью в них была неопределенность в с сам.)

Таким образом, это должно быть исправлено в какой-то момент. Однако технология оптических часов все еще развивается, поэтому мы еще не совсем знаем, какими будут оптимальные методы, платформы и носители, и не ясно, какой атом или ион лучше всего подходит для роли стандартного эталона. Таким образом, потребуется несколько лет научных и технологических исследований, чтобы лучше понять этот ландшафт, а затем некоторое время для достижения консенсуса в отношении того, какая система лучше, прежде чем можно будет дать новое определение.


Что касается более широкого вопроса по остальным единицам СИ: кто знает! Вполне возможно, что усовершенствования в технологии приведут к аналогичной замене mise en pratique или константы, хотя трудно понять, что может измениться, учитывая общую природу остальных шести констант (по сравнению с конкретной природой Δ ν С с ). Точно так же вполне возможно, что в какой-то момент нам потребуется капитальный ремонт такого масштаба, учитывая достаточный прогресс как в технической, так и в концептуальной точках зрения.

Однако, кроме перехода на оптические часы, никаких дальнейших изменений в SI в настоящее время не предвидится.

Одно возможное переопределение, которое предвидится, состоит в том, что второе может быть переопределено. В настоящее время он определяется с точки зрения радиочастоты атома цезия. Однако существует множество оптических часов (часов, основанных на некоторой оптической частоте некоторого атома), которые могут более точно измерять временные интервалы. Возможно, в будущем определение секунды может быть основано на одних из таких оптических часов.