這就是全球标準、各國對照的國際千克原器

長江日報融媒體6月10日訊（記者高萌）日前，放置在法國巴黎的國際千克原器近期備受關注，因為有消息稱，這個有着128歲高齡的鉑銥合金圓柱體将在2018年結束曆史使命——明年初，包括“千克”（質量）、“開爾文”（溫度）、“安培”（電流）、“摩爾”（物質的量）在内的4項國際單位将被重新定義。

平日裡，老百姓買個菜都會涉及“斤兩”的問題，“千克”這一國際單位的重大變革，會給人們生活帶來什麼影響？長江日報記者采訪湖北省計量測試技術研究院力學計量技術研究所副所長、國家一級計量師何運部。他表示，科學技術的發展給質量測量帶來“福利”，質量測量會變得更科學、更合理、更精确。

“目前7大國際單位制當中，質量單位‘千克’是唯一可以靠實物複現的。”何運部介紹，定義千克的是一塊放在法國巴黎國際計量局保險箱裡的标準砝碼——在1889年國際計量大會上批準稱為國際千克原器（IPK）。

保存在專用透明盒子内的“最高标準器”（1千克），内置有幹燥塔。

“使用它時，在一個非常幹淨的空間，溫度、濕度要求很高，是實驗室裡的實驗室。”何運部說，相當于在一個大房間套着的小房間裡測量，不足10平方米。為避免磨損和碰傷，使用過程中，計量師必須帶上幹淨的手套，隔着綢布來拿它，“手一定不能直接沾到千克元器”。

1988年5月1日，中南國家計量測試中心成立，成為全國較早的大區級國家法定計量鑒定機構，當時就有了中南大區最高等級的E1等級砝碼及标準裝置。

“國家六大行政區各有一個副基準，與國家基準一樣，也是不能随便亂動它的。中南地區的唯一一個就在我們這裡。”何運部說，湖北省計量測試技術研究院的千克元器是經國家鑒定、批準的計量器具，通過與國家基準比對或校準來确定其量值，其地位僅次于國家基準。一旦國家基準出現損壞，副基準可以代替國家基準。

“我們每年都會拿去中國計量科學研究院校準。國内計量組織的千克元器校對标準是一年一次，通過天平校準，基準就是我國自己的‘IPK’。”何運部說，到了一定時候，每個國家還會拿着“自家”的質量單位基準器去國際度量衡大會上比對，一般3—5年是一個校準周期，以保障各國質量量值與國際等效一緻。比對完後，我國會把比對好的标準帶回來，逐級傳遞到國内計量部門。

由于未來的質量單位将在真空中實現，而日常生活的質量工作标準——砝碼仍是在空氣中使用的，這給質量量值的傳遞方式帶來了一系列問題——除了需要将保存在真空中的質量标準傳遞到空氣中外，還必須對環境參數進行測量和實時修正。

次級标準砝碼，即精準度略差的一套标準砝碼

次級标準砝碼。數字代表不同的質量級别。

次級标準砝碼

克級标準砝碼

保存在透明盒子内的毫克級标準砝碼（非磁性小不鏽鋼絲）

實驗室裡不同量程的質量比較器

實驗室裡不同量程的質量比較器

實驗室裡不同量程的質量比較器

千克由長度單位演化而來

古代質量單位和長度單位的情況相似，也有多種多樣的形式。例如：在波斯用卡拉薩作質量的單位，約合0.834千克；埃及用格德特，約合9.33克；我國秦代度量衡制度中規定：1石＝4鈞，1鈞＝30斤，1斤＝16兩，與現代國際單位制比較，1斤約合0.256千克；英制中以磅、盎司、打蘭、格令作單位：1磅＝16盎司＝265打蘭＝7000格令。不列颠帝國曾用純鉑制成磅原器，它是高約1.35英寸、直徑1.15英寸的純鉑圓柱體。

最初的千克質量單位是由18世紀末法國采用的長度單位米推導出來的——1立方分米純水在最大密度(溫度約為4攝氏度)時的質量，就定為1千克。1799年法國在制作鉑質米原器的同時，也制成了鉑質千克基準，保存在巴黎檔案局。

然而後來科學家發現，這個基準并不準确地等于1立方分米最大密度純水的質量，而是等于1.000028立方分米水的質量。于是在1875年米制公約會議之後，用含90%鉑、10%銥的合金制成3個千克原器。經與巴黎檔案局保存的鉑質千克原器比對，選定其中之一作為國際千克原器。

這個國際千克原器用三層玻璃罩好，最外一層玻璃罩裡抽成半真空，以防空氣和雜質進入。随後又複制了40個鉑銥合金圓柱體，經過與國際千克原器校準後，分發給各會員國作為國家基準。

在第二次世界大戰前，擁有國際千克複制件曾是一個國家的無上榮耀。曆史上德國通過統一獲得了4個複制件，而沒收國際千克複制件也是對戰敗國的懲罰之一。

跟米原器一樣，千克原器也要進行周期性的檢定，以确保質量基準的穩定可靠。但是在最近的一次檢查中，相關人員發現國際千克原器減輕了大約50毫克，沒有人能說出它的重量減輕的原因。國際質量和測量局的物理學家裡查德·戴維斯說，“我們尚未找出任何合理的原因，還不能确定究竟是标準砝碼的材料質量變輕了，還是國家現行的通用砝碼變重了。”

【編輯：王戎飛】

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