3.2. Ключевые вопросы

При введении новых определений было бы полезно рассмотреть некоторые предпосылки и причины такого значительного изменения СИ. Например, в дополнение к вопросам, рассмотренным в пунктах II и III, и относящимся к преимуществам точно известных коэффициентов преобразования энергии, таких как K_J и R_k, следует отметить следующие дополнительные моменты:

I´ - признание значительных усилий, предпринятых национальными метрологическими институтами (НМИ) и МБМВ за последние несколько десятилетий по усовершенствованию СИ путем привязки основных единиц СИ к инвариантам природы, фундаментальным физическим константам. Важнейшим примером являются метр и скорость света в вакууме.

II´ - что килограмм является единственной основной единицей СИ, которая все еще определяется через материальный артефакт – международный прототип килограмма, что определения ампера, моля и канделы зависят от килограмма и что масса международного прототипа m (K), безусловно, изменяется во времени.

III´ - рекомендация ГКМВ 1999 года, чтобы НМИ «продолжали свою деятельность по усовершенствованию экспериментов, привязывающих единицу массы к фундаментальным или атомным константам с целью будущего переопределения килограмма» и что значительный прогресс был достигнут за последние годы в привязке массы международного прототипа к инвариантным фундаментальным константам h и N_A.

IV´ - целесообразность переопределения кельвина состоит в том, что он привязывается к точному значению k, тем самым устраняются проблемы, связанные с ныне действующим определением кельвина, основанным на T_TPW, которое зависит от чистоты и изотропного состава используемого образца воды.

V´ - целесообразность переопределения моля заключается в том, что он привязывается к точному значению N_A, даже когда килограмм определяется таким образом, что он привязан к точному значению h, тем самым устраняет зависимость моля от килограмма,

VI´ - что неопределенности рекомендованных значений многих фундаментальных констант будут устранены, либо значительно сокращены, а возможные изменения в рекомендованных значениях этих констант, которые не станут точными после будущих уточнений CODATA, также будут значительно уменьшены.

Следовало бы подчеркнуть, что результаты экспериментов, связывающих килограмм с фундаментальными константами, в настоящее время достигли такого уровня неопределенностей, что будущие успехи вряд ли окажут значительное влияние на практическую метрологию в области измерения массы.

Новые определения должны сопровождаться четким изложением следующей информации:

I точные значения h, e, k и N_A, к которым привязаны килограмм, ампер, кельвин и моль, соответственно, посредством новых определений.

II точные значения K_J=2e/h и R_k=h/e² и тот факт, что нет необходимости по-прежнему использовать условные значения K_J-90 и R_k-90,

III m(K), масса международного прототипа килограмма, больше не является точно известной и должна быть определена экспериментально, но ее значение согласуется с 1 кг в пределах неопределенности примерно две части на 10⁸,

IV µ₀, ε₀=1/(µ₀c_o²) и Z₀=(µ₀/ε₀)^1/2=µ₀c₀, магнитная постоянная, электрическая постоянная и волновое сопротивление в вакууме, более не являются точно известными и должны быть определены экспериментально, но значение µ₀ согласуется с 4π10^-7NA^-2 в пределах неопределенности примерно одна часть на 10⁹,

V T_TPW, тройная точка воды, больше не является точно известной и должна быть определена экспериментально, но ее значение согласуется с 273,16К в пределах неопределенности примерно 0,25 мК,

VI М(¹²С), молярная масса углерода 12, больше не является точно известной и должна быть определена экспериментально, но ее значение согласуется с 0,012 кг моль^-1 в пределах неопределенности менее двух частей на 10⁹.

Относительные стандартные неопределенности, указанные выше для значения m(K),µ₀, T_TPW и М(¹²С), которые будут применяться после перехода на новые определения, отражают то, чего вполне можно ожидать в то время, когда новые определения будут приняты ГКМВ, предположительно в 2011 году. Они, так же, как точные значения h, e, k и N_A, используемые в новых определениях будут основаны на рекомендованных значениях (CODATA 2010) фундаментальных констант.

Для ускорения введения новых определений к 2011 году и после этой даты, различным органам надлежит проводить определенную работу. Например, соответствующие комитеты должны разработать инструкцию по практическому использованию нового определения килограмма, которая должна содержать рекомендации относительно различных экспериментов, связывающих массу с фундаментальными константами, а также рекомендации по продолжению использования нынешнего артефакта для поддержания существующего на данный момент идеального единообразия эталонов массы во всем мире. Соответствующие комитеты также должны подготовить соответствующие инструкции по практической реализации ампера, кельвина и моля, включая в последнем случае информацию о том, каким образом молярная масса специфического структурного элемента должна рассчитываться на основе нового определения моля, так как молярная масса для атома углерода 12, больше не равна точно 0,012 кг моль^-1. Эти же самые комитеты должны публиковать время от времени наилучшую оценку и связанную с ней неопределенность массы СИ с учетом всей соответствующей информации, имеющейся на данный момент, а также наилучшие оценки и связанные с ними неопределенности µ₀, ε₀, Z₀, T_TPW и М(¹²С) для применения в практической метрологии.