Định Nghĩa Lại Đơn Vị Cơ Bản Si Năm 2019

Định nghĩa mới có hiệu lực kể từ ngày 20 tháng 5 năm 2019.

Các đơn vị kilôgam, ampe, kelvin, và mol được định nghĩa lại bằng cách đặt giá trị số chính xác cho các hằng số tương ứng là hằng số Planck (h), điện tích cơ bản (e), hằng số Boltzmann (k), và hằng số Avogadro (N_A). Trước đó đơn vị cơ bản mét và candela cũng đã được định nghĩa dựa trên các hằng số vật lý, cũng sẽ phải tuân theo định nghĩa mới năm 2019. Mục đích của định nghĩa mới cho các đơn vị SI đó là không làm thay đổi độ lớn của bất kỳ đơn vị nào, cho phép tính liên tục và không làm gián đoạn bất kỳ phép đo hiện tại nào.

Hệ mét ban đầu được hình thành như một hệ thống đo lường được từ các hiện tượng không thay đổi, nhưng các giới hạn kỹ thuật đòi hỏi phải sử dụng các đồ tạo tác (nguyên mẫu mét và nguyên mẫu kilôgam) khi hệ mét được giới thiệu lần đầu tiên tại Pháp vào năm 1799. Mặc dù được thiết kế để ổn định lâu dài, khối lượng của các nguyên mẫu này đã cho thấy có các biến đổi nhỏ theo thời gian tương đối với nhau và không còn phù hợp với độ chính xác đòi hỏi ngày càng tăng trong khoa học, khiến cho thúc đẩy tìm kiếm định nghĩa mới thay thế phù hợp.

Trước đây hệ mét đã có lần thay đổi lớn vào năm 1960 khi hệ thống đơn vị quốc tế (SI) được chính thức công bố như một tập hợp các đơn vị đo lường nhất quán chặt chẽ. SI được cấu trúc xung quanh bảy đơn vị cơ bản có định nghĩa không bị ràng buộc bởi bất kỳ đơn vị nào khác và hai mươi hai đơn vị được đặt tên khác bắt nguồn từ các đơn vị cơ bản này. Mặc dù tập hợp các đơn vị hình thành một hệ thống mạch lạc, nhưng kilôgam vẫn được xác định theo nguyên mẫu nhân tạo và một số đơn vị được định nghĩa dựa trên các phép đo khó thực hiện chính xác trong một phòng thí nghiệm, chẳng hạn như định nghĩa thang đo Kelvin dựa theo điểm ba trạng thái của nước.

Trong định nghĩa năm 1960, đơn vị mét được định nghĩa lại theo bước sóng của ánh sáng từ một nguồn nhất định, cho phép rút ra nó từ hiện tượng tự nhiên phổ quát. Như vậy chỉ còn lại nguyên mẫu kilôgam là thực thể nhân tạo mà định nghĩa các đơn vị SI phụ thuộc vào. Với định nghĩa lại vào năm 2019, lần đầu tiên hệ SI được xác định hoàn toàn từ các hằng số trong tự nhiên.

Có một số ý kiến phê bình về định nghĩa này – bao gồm định nghĩa lại 2019 đã không giải quyết được liên hệ tách biệt giữa đơn vị dalton và định nghĩa của kilôgam, mol, và hằng số Avogadro.

BIPM đã đề xuất là, bên cạnh tốc độ ánh sáng, bốn hằng số tự nhiên khác được định nghĩa bằng giá trị chính xác, dựa trên CODATA 2017 , như sau:

• Hằng số Planck h chính xác bằng 662607015×10⁻³⁴ Joule-giây (J⋅s) (tức là chính xác bằng 662607015×10⁻³⁴ kg⋅m²/s).
• Điện tích cơ bản e chính xác bằng 1602176634×10⁻¹⁹ Coulomb (C).
• Hằng số Boltzmann ${\displaystyle k_{B}}$  chính xác bằng 1380649×10⁻²³ Joule trên Kelvin (J⋅K⁻¹).
• Số Avogadro N_A chính xác bằng 602214076×10²³ nghịch đảo mol (mol⁻¹).

Giá trị của các hằng số tự nhiên sau không thay đổi so với định nghĩa trước đó:

• Tốc độ ánh sáng c chính xác bằng 299792458 mét trên giây (m⋅s⁻¹).
• Tần số ứng với tách vạch siêu tinh tế của nguyên tử caesi-133 ${\displaystyle \triangle v(^{133}Cs)_{hfs}}$  chính xác bằng 9192631770 hertz (Hz).
• Hiệu suất khả kiến K_cd của bức xạ điện từ đơn sắc tại tần số 540×10¹² Hz chính xác bằng 683 lumen trên watt (lm⋅W⁻¹).

Đồng thời:

• Bãi bỏ việc sử dụng khối kilôgam chuẩn quốc tế và định nghĩa hiện tại của kilogam sẽ bị thay thế,
• Định nghĩa hiện tại của ampe sẽ bị thay thế,
• Định nghĩa hiện tại của kelvin sẽ bị thay thế,
• Định nghĩa hiện tại của mol sẽ bị thay thế.

Các thay đổi này ảnh hưởng đến các đơn vị SI cơ sở, tuy nhiên, định nghĩa của các đơn vị SI dẫn xuất vẫn giữ nguyên như trước.

Các đơn vị cơ sở được định nghĩa lại như sau:

• Hệ đo lường quốc tế

• Trang web của BIPM về hệ SI mới, bao gồm Các câu thường hỏi.