Nová definice základních jednotek SI
Za významnou historickou událost považuje Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR aktuální změnu definice jednotek soustavy SI. Konstatovali to jeho zástupci a zástupci Českého metrologického institutu, příspěvkové organizace MPO ČR, na 26. zasedání Generální konference pro váhy a míry ve Versailles. Zde byla schválena redefinice čtyř základních jednotek Mezinárodní soustavy jednotek (kilogram, ampér, kelvin a mol). Zároveň byly formulovány nové definice pro sekundu, metr a kandelu. Nově definované jednotky mezinárodní soustavy SI budou platit od 20. května 2019.
Z tiskové zprávy vydané MPO ČR v listopadu 2018 je možné vyčíst pouze některé změny, další podrobnosti je možné sledovat na internetových stránkách Českého metrologického institutu (www.cmi.cz/node/1115), nebo přímo na stránkách BIPM (www.bipm.org). Zpráva MPO obsahuje tabulku, kde se objevují původní i nově schválené definice.
„Nově budou fyzikální jednotky mezinárodní soustavy SI definovány na základě vazby k pevně stanoveným hodnotám přírodních konstant. Proces, který vedl ke změně definic základních jednotek SI, navrhl Mezinárodní výbor pro Váhy a míry CIPM v roce 2011,“ píše se v úvodu zprávy. „Definice kilogramu, ampéru, kelvinu a molu budou principiálně změněny tak, aby každá z těchto jednotek byla pevně vázána na určitou neměnnou vlastnost přírody – přírodní konstantu. Důležitým požadavkem na nové definice byla i zpětná kompatibilita, tedy aby nové jednotky byly stejně velké jako stávající s maximální dostupnou přesností. Odvozené jednotky SI bude možné definovat nejenom jako dosud pomocí jednotek základních, ale i přímo pomocí níže uvedených definičních konstant,“ uvádí se dále ve zprávě.
O jaké konstanty se jedná?
- frekvence záření, které vzniká při přechodu atomu cesia-133 mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu ΔvCs,
- rychlost světla ve vakuu c,
- Planckova konstanta h,
- elementární náboj e,
- Boltzmannova konstanta k,
- Avogadrova konstanta NA,
- světelná účinnost monochromatického záření o frekvenci 540 THz Kcd.
Původní i nově schválené definice jsou uvedeny v následující tabulce:
| Jednotka | Stávající definice | Navrhovaná definice |
|---|---|---|
| Sekunda | Sekunda je doba trvání 9 192 631 770 period záření odpovídajícího přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133. | Sekunda, symbol s, je SI-jednotka času. Je definována fixováním číselné hodnoty cesiové frekvence ΔvCs, přechodové frekvence atomu cesia 133 v klidovém stavu při přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu, rovné 9 192 631 770, je-li vyjádřena v jednotce Hz, jež je rovna s-1. |
| Metr | Metr je vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu za dobu 1/299 792 458 sekundy. | Metr, symbol m, je SI-jednotka délky. Je definována fixováním číselné hodnoty rychlosti světla ve vakuu c rovné 299 792 458, je-li vyjádřena v jednotkách m·s-1, kde sekunda je definována ve smyslu ΔvCs. |
| Kilogram | Kilogram je jednotka hmotnosti; je rovna hmotnosti mezinárodního prototypu kilogramu. | Kilogram, symbol kg, je SI-jednotka hmotnosti. Je definována fixováním číselné hodnoty Planckovy konstanty h rovné 6,626 070 15 × 10-34, je-li vyjádřena v jednotkách J·s, což se rovná kg·m2·s-1, kde metr a sekunda jsou definovány ve smyslu c a ΔvCs. |
| Ampér | Ampér je stálý elektrický proud, který protéká dvěma rovnoběžnými nekonečně dlouhými vodiči o zanedbatelném průřezu umístěnými ve vakuu 1 m od sebe, jestliže mezi vodiči působí magnetická síla o velikosti 2×10-7 newtonu na jeden metr délky vodiče. | Ampér, symbol A, je SI-jednotka elektrického proudu. Je definována fixováním číselné hodnoty elementárního náboje e rovné 1,602 176 634 × 10-19, je-li vyjádřena v jednotce C, což se rovná A·s, kde sekunda je definována ve smyslu ΔvCs. |
| Kelvin | Kelvin, jednotka termodynamické teploty, je rovna zlomku 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody. | Kelvin, symbol K, je SI-jednotka termodynamické teploty. Je definována fixováním číselné hodnoty Boltzmannovy konstanty k rovné 1,380 649 × 10-23, je-li vyjádřena v jednotkách J·K-1, což se rovná kg·m2·s-2·K-1, kde kilogram, metr a sekunda jsou definovány ve smyslu h, c a ΔvCs. |
| Mol | Mol je látkové množství systému, který obsahuje stejný počet elementárních entit, kolik je atomů v 0,012 kg uhlíku 12C. | Mol, symbol mol, je SI-jednotka látkového množství. Jeden mol obsahuje přesně 6,022 140 76 × 1023 elementárních entit. Toto číslo je fixovaná číselná hodnota Avogadrovy konstanty, NA, je-li vyjádřena v jednotce mol-1 a je nazývána Avogadrovo číslo. Látkové množství, symbol n, systému je mírou počtu specifikovaných elementárních entit. Elementární entitou může být atom, molekula, iont, elektron nebo jakákoliv jiná částice či specifikovaná skupina částic. |
| Kandela | Kandela je svítivost zdroje, který vydává monochromatické záření o frekvenci 540×1012 Hz, jehož intenzita v daném směru je 1/683 wattů na steradián. | Kandela, symbol cd, je SI-jednotka svítivosti v daném směru. Je definována fixováním číselné hodnoty světelné účinnosti monochromatického záření o frekvenci 540 × 1012 Hz, Kcd, rovné 683, je-li vyjádřena v jednotkách lm·W-1, což se rovná cd·sr·W-1 nebo cd·sr·kg-1·m-2·s3, kde kilogram, metr a sekunda jsou definovány ve smyslu h, c a ΔvCs. |
Zdroj: MPO ČR
Povinnost užívat soustavu jednotek SI
V České republice je povinnost používat soustavu jednotek SI stanovena zákonem o metrologii č. 505/1990 Sb. ve znění pozdějších předpisů ze 16. listopadu 1990 a prováděcí vyhláškou Ministerstva průmyslu a obchodu o základních měřicích jednotkách a ostatních jednotkách a o jejich označování č. 264/2000 Sb. (zde). Tyto zákonné normy stanoví jako garanta jednotek a etalonů pro Českou republiku příspěvkovou organizaci Ministerstva průmyslu a obchodu, Český metrologický institut se sídlem v Brně. Mezinárodní soustava jednotek SI (Système international d'unités) je nejdůležitější a jedinou celosvětově používanou soustavou jednotek, která je zásadní pro všechny obory lidské činnosti od obchodu přes průmysl až po vědu a výzkum. Její vytvoření je základním výsledkem mezinárodní smlouvy, známé jako Metrická konvence. Jejím jádrem je sedm základních jednotek a to sekunda, metr, kilogram, ampér, kelvin, mol a kandela. Změny v soustavě SI jsou přijímány právě na zasedáních Generální konference pro váhy a míry (Conférence générale des poids et mesures). Na 26. zasedání ve Versailles byly splněny dle závěrečné zprávy všechny klíčové podmínky pro zavedení změn definice jednotek soustavy SI.
Zdroj: Tisková zpráva MPO ČR (mpo.cz)
Český metrologický institut (www.cmi.cz/node/1115)
BIPM (www.bipm.org)
Zpráva Conférence générale des poids et mesures (https://www.bipm.org/utils/common/pdf/SI-roadmap.pdf).
Informace v angličtině (https://en.wikipedia.org/wiki/2019_redefinition_of_SI_base_units)
