مقدمه کوتاهی بر بازتعریف یکاهای بین المللی SI
سیستم بین المللی یکاها بر اساس ثانیه ، متر ، کیلوگرم ، آمپر ، کلوین ، مول و کاندلا پایه گذاری شده اند ، 4 یکا از این 7 واحد اصلی یعنی کیلوگرم ، آمپر ، کلوین و مول در حال باز تعریفی بنیادی میباشند .
انتظار میرود در نوامبر سال 2018 این یکاها در کنفرانس بین المللی اوزان و مقیاس ها (CGPM) مورد باز تعریف و اصلاح قرار گیرند و در می سال 2019 منتشر شود .
این تعاریف اصلاح شده بر اساس 7 ثابت فیزیکی بنا نهاده شده است (برای مثال سرعت نور ، ثابت پلانک ، عدد آووگادرو) که ذاتا مقادیری ثابت و پایدار می باشند . این مقادیر به طوری انتخاب شده اند که دیگر نیازی به اصلاح تعاریف نداشته باشیم و بتوانیم در پیشرفت های آینده تکنولوژی آز آنها استفاده کنیم . این تصمیمات ، قبلا در قطعنامه های CGPM در سال های 2011 و 2014 پیش بینی شده بود . همچنین الزامات موجود در این قطعنامه ها روش های صحیح باز تعریف را تضمین میکند . در نسخه جدید SI ، پس از اینکه به طور رسمی تصویب شد ، اطلاعات ضروری در دسترس کاربران قرار خواهد گرفت .
در ادامه این مقاله به بررسی خلاصه چگونگی باز تعریف و تاثیر این تغییرات در فرآیند های مختلف اندازه گیری میپردازیم :
کیلوگرم :
کیلوگرم براساس ثابت پلانک باز تعریف میشود و بر این اساس این تغییر بصورت پایدار در مدت زمان طولانی تضمین خواهد شد . این باز تعریف میتواند با هر روش مناسبی محقق شود . که در زیر به دو روش مهم اشاره میکنیم :
- 1. ترازوی کیبل یا ترازوی وات 5
2 . شمارشگر اتمی در کریستال سیلیکون با روش XRCD
کاربران میتوانند با استفاده منابع مشابه به قابلیت ردیابی این تعاریف دست یابند
مقایسات بین المللی این سازگاری ها را قابل اطمینان خواهد کرد . مقدار ثابت پلانک به این دلیل انتخاب می شود که در زمان باز تعریف تغییری در کیلوگرم استاندارد ایجاد نشود . همچنین عدم قطعیت های ارایه شده توسط NMI بطور گسترده تغییری نخواهد یافت .
آمپر :
آمپر و دیگر واحد های الکتریکال ، همانطور که با بالاترین سطح اندازه شناسی شناخته میشوند ، با این تعاریف جدید سازگاری دارند. گذار از کنوانسیون بین المللی 1990 به تعاریف جدید باعث ایجاد تغییرات کوچکی در واحد الکتریکال خواهد شد . برای اکثریت قریب به اتفاق کاربران اندازه شناسی تغییرات خیلی کوچکی مانند 0.1 ppm در ولتاژ و حتی کمتر از آن در اهم نیز رخ میدهد که نیاز به هیج اقدام خاصی نیست . کاربران اندازه شناسی که با بالاترین دقت ممکن فعالیت می کنند ممکن است در بودجه بندی محاسبات عدم قطعیت و بازبینی مقادیر استاندارد خود بررسی های مجددی داشته باشند.
کلوین :
باز تعریف کلوین بدون هیچ تغییری در نحوه اندازه گیری های دما و قابلیت ردیابی آن انجام خواهد شد و برای اکثر کاربران غیر محسوس خواهد بود . این تعاریف جدید برای پیشرفت در تکنولوژی آینده می باشد . یک تعریف غیر وابسته به مواد و محدودیت های فنی ، امکان توسعه برای ایجاد تکنیک های جدید قابل ردیاب در روش های اندازه گیری دما بویژه دماهای بسیار بالا را فراهم می کند . پس از باز تعریف ، متود های عملی جهت ارتقاء کلوین با استفاده از توصیف روش های اولیه معتبر در مورد اندازه گیری دما و همچنین از طریق مقیاس های تعریف شده (ITS-90 , PLTS-2000) ارایه خواهد شد .
مول :
مول با توجه به تعداد خاصی از شاخصه ها مجددا بازتعریف میشود )معمولا اتم ها و مولکول ها( و دیگر به واحد جرم یعنی کیلوگرم بستگی نخواهد داشت . قابلیت ردیابی در مول هنوز هم با روش های قبلی انجام میشود اما ه محدود به اندازه گیری های جرمی همراه با جداول وزن اتمی و ثابت جرم مولی Mu . وزن های اتمی در این باز تعریف تغییری نخواهند داشت و مقدار Mu همان 1 g / Mol میباشد ، اگرچه این مقادیر همراه با عدم قطعیت اندازه گیری خواهند بود . این عدم قطعیت به قدری کوچک است که تعریف اصلاح شده از مول هیچ گونه تغییری در عمل نخواهد داشت . "باز تعریف های ایجاد شده در کیلوگرم ، آمپر ، کلوین و مول تاثیری بر روی ثانیه ، متر و کاندلا نخواهند داشت "
ثانیه :
باز تعریف ثانیه بر اساس مقدار ثابت عددی فرکانس سزیم )فرکانس گذار فوق ظریف غیر اختلالی حالت پایه اتم سزیم 133 ) ادامه خواهد داشت . زنجیره قابلیت ردیابی و همچنین اندازه گیری های زمان و فرکانس تحت تاثیر تعریف جدید نخواهند بود
متر :
متر با توجه به یکی از پایه ای ترین ثابت های فیزیکی یعنی سرعت نور C تجدید نظر خواهد شد . اندازه شناسی عملی ابعادی مورد اصلاح قرار نخواهد گرفت و با یک ثبات طولانی مدت به کار خود ادامه می دهد .
کاندلا :
کاندلا همچنان با توجه Kcd که یک ثابت تکنیکال برای فوتو متری می باشد ، تعریف خواهد شد و مرتبط با واحد Watt می باشد . قابلیت ردیابی در کاندلا با همان عدم قطعیت و با روش های رادیومتری ، با استفاده از آشکارساز ها ایجاد می شود .
نویسنده: نیما برری
Refrerences:
1 : metrology/cgpm-https://www.bipm.org/en/worldwide /
2 : https://www.bipm.org/en/CGPM/db/24/1 /
3 : https://www.bipm.org/en/CGPM/db/25/1 /
4 : brochure-https://www.bipm.org/en/publications/si /
5 : balance-https://www.bipm.org/en/bipm/mass/watt /
6 : ne_2016_c.pdfhttps://www.bipm.org/cc/CCU/Allowed/22/Bettin_XRCD_15_Ju__