Grundkonstanter är fysiska mängder som är universella till sin natur. Till exempel, ljusets hastighet i vakuum och laddningen för en enda elektron är densamma överallt i universum. Det är därför forskare skulle vilja använda oändliga mängder natur för att definiera de sju basmätningsenheterna i International System of Units (SI), eller det moderna metriska systemet, snarare än att förlita sig på mätningar av fysiska artefakter.

Enligt en ny utvärdering och uppdatering av värdena för de grundläggande konstanterna av forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST), osäkerheterna i mätningarna av konstanterna har nu reducerats till så extremt låga nivåer att alla SI -enheter nu kan kopplas till dem.

Detta nya och omdefinierade SI kommer att gynna vetenskapen, teknologi, industri och handel genom att bidra till att säkerställa den långsiktiga stabiliteten hos dessa basenheter och hela det internationella mätsystemet.

Den senaste uppdateringen av värdena för de grundläggande konstanterna författades av NIST:s Peter Mohr, David Newell och Barry Taylor, som leder den internationella arbetsgruppen för grundläggande beståndsdelar i kommittén för data för vetenskap och teknik (CODATA). Denna arbetsgrupp uppdaterar värdena vart fjärde år. De nya mängderna representerar den senaste omfattande justeringen av konstanternas värden. Sommaren 2017, arbetsgruppen kommer att utföra en särskild uppdatering för att ta fram de slutliga värdena för fyra grundkonstanter som ska antas hösten 2018 av ett internationellt organ som kallas General Conference on Weights and Measures (Conférence Générale des Poids et Mesures, eller CGPM).

De sju basenheterna i SI är mätaren, kilogram, andra, ampere (ett mått på elektrisk ström), kelvin (ett mått på temperatur), mol (ett mått på mängden av ett ämne) och candela (ett mått på ljusstyrkan). Målet med det nya SI är att definiera alla dessa enheter helt i termer av grundläggande konstanter med exakta värden. Några konstanter, som ljusets hastighet, definieras för närvarande på detta sätt, som exakta mängder.

Exempel på grundkonstanter sträcker sig från storleken på elementladdningen för en enda elektron eller proton till det extraordinära antalet partiklar i en mol av ett ämne, beskrivs av Avogadro -konstanten. Ett annat exempel är Planck -konstanten, en kvantitet i hjärtat av kvantfysiken som kommer att användas för att omdefiniera kilogrammet som en invariant naturegenskap i stället för en vanlig platina-iridiumcylinder.

Utvärderingen och uppdateringen minskar osäkerheterna i både Planck- och Avogadro -konstanterna med nästan fyra gånger jämfört med den tidigare utvärderingen, till bara 12 delar per miljard. Dessa osäkerheter minskade genom att förena mätningar i olika "wattbalans" -anordningar runt om i världen och nya mycket noggranna röntgenmätningar av en kula i kiselstorlek som är en nästan perfekt kristall och nästan helt består av samma isotop av kisel (99,9995 procent kisel-28). Uppdateringen minskar den relativa osäkerheten med nästan två gånger, till 0,6 delar per miljon, för Boltzmann -konstanten, som kan användas för att bestämma mängden energi i en gas vid en viss temperatur.

"Den minskade osäkerheten i dessa fyra grundläggande fysiska konstanter är mycket signifikant, "sa NIST -kemisten Donald Burgess, medredaktör för Journal of Physical and Chemical Reference Data ( JPCRD ). "Dessa nu extremt små osäkerheter i konstanterna gör det möjligt för CGPM att revidera det internationella enhetssystemet så att de sju basenheterna kommer att definieras exakt när det gäller grundkonstanter. I sin tur, många ekvationer som beskriver naturlagarna - till exempel förhållandet mellan energi och temperatur uttryckt genom Boltzmanns konstant - kommer nu att vara exakta och inte bero på mätenheter som har inneboende osäkerhet på grund av det sätt som de för närvarande definieras. "