キログラム
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1.定義
1.2.国際キログラム原器(IPK)による定義
2018年まではキログラムの定義は、「国際キログラム原器 (IPK)の質量」であった。SI基本単位において、キログラムが普遍的な物理量ではなく「人工物」に基づいて値が定義される単位として最後まで残った[4]

1875年メートル条約に基き、1889年にキログラムは新しい国際キログラム原器(IPK:International Prototype Kilogram)の質量と定義された。国際キログラム原器は1879年に作成された3つの原器のうちの1つであり、測定の結果以前のアルシーヴ原器と当時の技術では質量差が認められなかったものであるが、これが1889年の第1回国際度量衡総会の決定によりキログラムの定義に使用されることとなった[7]

国際キログラム原器は直径・高さともに約39mm円柱形の、プラチナ(白金)90%、イリジウム10%からなる合金製の金属塊である[8][9][10]フランスパリ郊外セーヴル国際度量衡局(BIPM)に、2重の気密容器で真空中に保護された状態で保管されている[11]

キログラム原器の複製[編集]


上記1889年の第1回国際度量衡総会において、世界各国で用いる標準原器として各国に国際キログラム原器の複製を配布することが決定された[12]。当初40個の複製が作られて各国に配布・保管されている。これらの原器は約40年ごとに特殊な天秤を用いて国際キログラム原器と比較されることになっている[13]

日本国キログラム原器[編集]


日本は1885年にメートル条約へ加盟したため[14]、日本にも標準原器が配布されることとなった。その後、1889年に作成された複製のうちNo.6が日本に割り当てられ、1890年に到着した[14]。日本国内ではこのNo.6を「日本国キログラム原器」としてキログラムの基準に使用している。なお、No.30とNo.39も副原器として日本に配布されたが、No.39は1947年に連合軍軍政期の朝鮮(現在の大韓民国)に譲渡したため、1963年にNo.E59を新造し、実験用原器として使用している[15]。2009年9月には、BIPMから原器No.94を新規に購入した[16]。副原器を含めた以上の4器は茨城県つくば市独立行政法人産業技術総合研究所に保管されている。日本国キログラム原器(No.6)の質量は、1991年時点で、1 kg + 0.176 mg である[17][18]。つまり、国際キログラム原器より176 μg だけ重い。

キログラム原器の不安定性[編集]


国際キログラム原器の質量は、表面吸着などの影響により年々増加しており、その量は洗浄直後の急速な汚染の他、年に1 µg程度と見られている[18]。1988年-1992年の第3回各国キログラム原器の定期校正に際して、42年ぶりに国際キログラム原器の洗浄が行われたが、これにより国際キログラム原器の質量は約50 µg減少した(50 µg は、ちょうど指紋1個に含まれる皮脂の質量に相当する[19])。これは1 kgの5×108倍に当たるので、国際キログラム原器による定義の精度は8桁程度ということになる。質量の定義をより明確にするため、質量単位「キログラム」は「洗浄直後の国際キログラム原器の質量値」として解釈されることになった[18]

2007年9月、国際キログラム原器が50 µg軽くなっているという報道が一部でなされた[11]。しかし、これは同原器が突然50 µg軽くなったことを意味するわけではない。上記のように原器は経年で徐々に質量を増すことが知られているが、BIPMの解説によると、1889年からの間に他の複数の複製と比較して、質量変動が約50 µg少なかったということだという[20]

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(1.1.当初の定義)
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(1.3.プランク定数による新定義の経緯)
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出典:Wikipedia
2019/04/02 21:30
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