キログラムの再定義

**塊**。

**セーヴル、国際度量衡局の金庫**。

**三重のガラスの鐘の中に、白金イリジウムの円柱がある**。

**高さ39ミリ、直径39ミリ**。

**それが、1キログラムだった**。

（——**「だった」**。

**定義そのものが、これだったからである**。

**「1キログラムとは、国際キログラム原器の質量である」**。

〈**つまり——この塊が、どう変わろうと、それは常に1キログラムである**。

**もし、塊が重くなれば、宇宙の他のすべてが、定義上、軽くなる**。〉）

**ずれ**。

**1889年、原器と同時に、複製が作られた**。

（**同じ材料、同じ形、同じ工程**。

**各国に配られ、そして、BIPMにも「公式の複製」が数本残された**。）

**そして、比べた**。

（**1889年、1946年、1989〜91年**。

——**三回である**。**滅多に、出さない**。）

**結果**。

**原器と複製が、少しずつ、離れていった**。

（——**約100年で、平均して約50マイクログラム**。

〈**5,000万分の1**。

**指紋一つより、はるかに軽い**。〉

**そして——どちらがずれたのか、分からない**。

**原器が軽くなったのか、複製が重くなったのか**。

**比べる相手が、それしか無いからである**。

〈**原因の候補**——表面の汚れ、洗浄による摩耗、水銀の吸着、金属内部の変化。

**確定していない**。〉）

**なぜ、それが問題か**。

**（1）他の単位が、これに依存していた**。

（**モル**——キログラムを含む定義だった。

**アンペア**——力の定義を通じて、キログラムに依存した。

**カンデラ**——ワットを通じて、依存した。

**つまり——七つの基本単位のうち、四つが、あの金属の塊に、ぶら下がっていた**。）

**（2）そして、原理の問題**。

（**「あらゆる時代に、あらゆる人々に」**。

——**革命期の、あの標語である**。

**人が作った物が、基準であるかぎり、それは失われうる**。

**火災。地震。戦争**。

〈**もし、原器が壊れたら**。

——**そのときは、複製から復元するしかない**。**そして、それは、もはや同じではない**。〉）

**方法**。

**二つの道が、追われた**。

**（1）ワット天秤**（キッブル天秤）。

（——**イギリスのブライアン・キッブルが、1975年に考案した**。

**電磁力と、重力を、釣り合わせる**。

**そして、その測定を、二つの量子効果に結びつける**。

〈**ジョセフソン効果**（電圧）と、**量子ホール効果**（抵抗）。

**この二つは、いずれもプランク定数と電気素量で表される**。〉

——**つまり、質量を、プランク定数で測ることができる**。）

**（2）アヴォガドロ計画**（シリコン球）。

（——**シリコン28だけを、極端に高い純度で集める**。

〈**ロシアの遠心分離施設で濃縮された**。〉

**それを、単結晶にして、**完全な球**に磨く**。

——**この球は、「人類が作った、最も丸い物体」の一つ**と呼ばれた。

〈**直径93.7ミリ。真球からのずれが、数十ナノメートル**。

**地球の大きさに拡大すると、山と谷の差が数メートルに相当する**。〉

**球の体積と、結晶の格子定数から、原子の数を数える**。

**そして、質量を割る**。

——**これで、アヴォガドロ定数が求まり、プランク定数に換算できる**。）

**そして、二つの方法の値が、一致した**。

（——**2017年、CODATAが、最終的な値を確定した**。

**十分な精度で、複数の独立な測定が、揃った**。）

**決定**。

**2018年11月16日**。

**フランス、ヴェルサイユ**。

**第26回国際度量衡総会**。

**全会一致で、可決**。

（**参加国の代表が、投票した**。

——**そして、拍手が起きた**。）

**施行——2019年5月20日**。

（**メートル条約の署名の日、144年後の同じ日**である。）

**新しい定義**。

**「キログラムは、プランク定数 h の値を 6.62607015×10⁻³⁴ J s と定めることによって定義される」**。

（——**この数値は、もう、測る対象ではない**。

**定義値である**。**誤差が、ゼロになった**。

〈**代わりに、これまで誤差の無かった原器の質量が、いまや「測る対象」になった**。

**——ル・グラン・Kは、いま、約1キログラムの、ただの金属である**。**その質量には、誤差がある**。〉）

**同時に、三つ**。

- **アンペア**——**電気素量** e = 1.602176634×10⁻¹⁹ C。 - **ケルビン**——**ボルツマン定数** k = 1.380649×10⁻²³ J/K。 - **モル**——**アヴォガドロ定数** N_A = 6.02214076×10²³ /mol。

（**そして、既に定数で定義されていたもの**。

**秒**——セシウム133の遷移周波数（1967年）。

**メートル**——光速度（1983年）。

**カンデラ**——発光効率（1979年）。

**——これで、七つ、すべてが、定数になった**。）

**何が変わったか**。

**日常では、何も変わらない**。

（**1キログラムは、1キログラムのままである**。

**測りの目盛は、動かない**。

——**変わったのは、その1キログラムが、何によって支えられているか**である。）

**そして**。

**もし、文明が失われて、千年後に、誰かが、この定義を読んだとする**。

**その人は、金属の塊を探す必要が、無い**。

**プランク定数を測る装置を作れば、キログラムが、そこから出てくる**。

（——**「あらゆる時代に、あらゆる人々に」**。

**二百二十年かけて、その約束が、果たされた**。）