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2017年10月8日星期日

一度是多少,一千克有多重?明年將被重新定義

一度是多少,一千克有多重?從明年開始,這些問題的答案將不再是熟悉的回答。 國際計量委員會副主席、國際單位製谘詢委員會主席、德國聯邦物理技術研究院烏爾裏奇博士8月31日在北京舉行的"從實物到量子——原子時誕生50周年"學術報告會上透露,將於2018年召開的第26屆國際計量大會將最終審議新的SI(國際單位製)修訂案。電流、質量等7個基本單位將全部與宇宙中恒定不變的量或基本物理常數聯係起來。

(原標題:量子化變革已到來,"千克"被重新定義 ——國際計量委員會副主席顛覆你的常識)

本報記者 操秀英

屆時,SI單位的量子化變革將最終完成,這些變化都將基於高精度的時間頻率測量技術。

高精度時間頻率讓"千克"等被重新定義

50年前的第13屆國際計量大會通過了新的秒定義,即用銫133原子基態的兩個超精細能級間躍遷頻率的"原子秒"替代了原有基於地球自轉和公轉的"天文秒"。這標誌著原子時的誕生,宣告一個以量子定義時間的時代到來。

中國計量科學院院長方向說,"天文時"到"原子時"的量子化變革,讓時間頻率測量精度躍升了1000萬倍以上,相當於從數年誤差一秒精確至數千萬年誤差一秒。目前全球最好的銫原子噴泉鍾不確定度已經達到了10-16量級,相當於幾億年不差一秒。

國家質檢總局副局長吳清海表示,當下,高精度的時間頻率正廣泛應用到人類生產生活的各個領域,如衛星導航、通訊、電力、交通、金融等。正是因為有了"原子時"的保駕護航,中國電網運行時間同步水平達到1微秒;采用5G技術的通信基站之間的時間同步水平達到100納秒,甚至有望達到幾十納秒,從而使得一部電影的下載從幾天縮短到幾十秒、幾秒。

與會專家表示,作為國際計量單位製的基礎、核心和關鍵,時間頻率基準率先完成量子化變革。時間定義的變革催生長度、電學、溫度、質量等單位的重新定義,於是有了SI單位的變革。

"可以這麼說,在重新定義之後,長度和電流都是時間的導出量,而質量是可以由時間、長度和電流導出,所以可以說質量也是時間的導出量",中國計量科學院書記段宇寧告訴科技日報記者。此外,伴隨著測量精度的大幅提升,一大批革命性新技術也由此誕生,帶來產業的跨越式發展。

"我們期待與中國更多合作"

我國計量技術的基礎前沿研究走在前列。吳清海說,特別是近年來,一些基礎性、前沿性計量科研成果不斷湧現,獲得國際承認的國家校準測量能力躍升到全球第4位,中國計量科學研究院激光冷卻—銫原子噴泉鍾參與駕馭國際原子時,噪聲溫度計測量玻爾茲曼常數達到國際最好水平,量子化霍爾電阻等基準水平位居國際先進前列,為國際單位製變革做出了中國貢獻。

同時,中國計量科學研究院正在研製NIM6銫噴泉鍾, 預計2018年完成,屆時準確度會達到6000萬年不差一秒。

中國科技大學副校長潘建偉院士表示,希望用5到10年發射衛星、形成量子星座,與地麵光纖形成全球量子通信網絡。關於量子技術與計量,他說,2014年,哈佛大學的教授提出"讓全球各地原子鍾實現量子糾纏,利用光波頻率實現信息傳輸"的設想,"雖然這還是初步的構想,但一旦實現了,將可以驗證包括廣義相對論在內的物理學基本理論,也可以進行暗物質探測等前沿研究。"

"中國計量基礎研究在部分領域已達到國際最好水平,我們非常期待雙方開展更多合作。"烏爾裏奇表示。

(科技日報北京8月31日電)

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