VSL Dutch Metrology Institute 26�8�2011

VSL – Beyond all doubt 1

Pag. 1

Geschiedenis van SI stelsel

Pag. 2

Système Internationalkmhmdamm

dmcmmm

kghg

dagg

dgcgmg

kg

g

N

Z

Parijs

Nieuwe standaarden :

gram niet “handig”

meter = deel van aardmeridiaan

gram = 1 cm3 zuiver water van 4oC

meter ook niet makkelijk

Introductie meter en kilogram (1799) :

Pag. 3

26-8-2011 NMi - the Art of Measurement

3

BIPM 1875

nieuwe materiaal90% platina 10% iridium

meterconventie

Grand K

Moeizame start

Pag. 4

26-8-2011 NMi - the Art of Measurement

4

tijd

massaniet stabiel

kwetsbaar

effect op andere

standaarden

?

Nieuwe kilogram

Pag. 5

26-8-2011 NMi - the Art of Measurement

5

1983 : Helium�neon laser

1 meter = afstand die licht aflegt in 1/299792458 seconde in vacuüm

PtIr�meter

Basis : natuurconstanten

Pag.

Twee kandidaten

bron : METAS

Watt-balans

P = U·I = m·g·vNA =

Avogadro-project

n·V· MSi

a3· m6

VSL Dutch Metrology Institute 26�8�2011

VSL – Beyond all doubt 2

Pag.

Elektrische standaarden: Josephson

- Spanning: Josephson effect V = (h/2e) f

P 7 Pag.

Elektrische standaarden: Quantum Hall

- Weerstand: Quantum Hall effect VH/I = h/e2

P 8

Pag.

SI voor elektriciteit

- Reproduceerbaarheid quantum effecten veel beter dan onzekerheden volgens SI (10-7)

- Sinds 1990: KJ=2e/h en RK=h/e2 vastgelegd

- Link met de rest van het SI losgelaten!

- Onzekerheden veel lager (10-9)

P 9 Pag.

Josephson key comparison 10 V

P 10

Pag.

Het oude SI (1)

- De meter is gelijk aan de lengte die het

licht in vacuüm aflegt in een tijdsinterval van 1/299 792 458 seconde

- De kilogram is gelijk aan de massa van het internationale

prototype van de kilogram, een cilinder van platina-iridium,

bewaard in het Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), te Sèvres, Parijs.

- De seconde is de duur van precies 9 192 631 770 perioden

van de straling die overeenkomt met de overgang tussen

twee hyperfijne energieniveaus van de grondtoestand van het cesium-133 atoom

P 11 Pag.

Het oude SI (2)

- De ampere is die constante stroom die, indien

gehandhaafd in twee rechte parallelle geleiders

van oneindige lengte en verwaarloosbare

doorsnede, op 1 meter afstand van elkaar in

vacuüm, een kracht tussen deze twee geleiders

veroorzaakt gelijk aan 2×10−7 newton per meter lengte

- De kelvin is 1/273,16 (exact) deel van de temperatuur van

het tripelpunt van water

P 12

VSL Dutch Metrology Institute 26�8�2011

VSL – Beyond all doubt 3

Pag.

Het oude SI (3)

- De mol is het aantal elementaire eenheden

dat gelijk is aan het aantal atomen in

0,012 kilogram zuiver koolstof-12.

- De candela is gelijk aan de intensiteit in een bepaalde

richting uitgestraald door een bron die monochrome

straling uitzendt bij een frequentie van 540×1012 hertz en

die een intensiteit heeft in die richting van 1/683 watt per

steradiaal

P 13 Pag.

Het nieuwe SI: waarom veranderen?

- Kilogram enige “artifact”-standaard, niet gebaseerd op een natuurconstante

- Een verandering van de kilogram heeft direct gevolgen voor de ampere, de mol en de

candela

- Liever alleen maar natuurconstanten

- Resultaten experimenten Watt-balans en Avogadro beschikbaar

P 14

Pag.

Het nieuwe SI: hoe?

- “Explicit-constant” formulering, bijvoorbeeld:

- The metre, symbol m, is the unit of length; its magnitude is set by fixing the numerical value of the speed of light in vacuum to be equal to exactly 299 792 458 when it is expressed in the SI unit m s–1.

- The ampere, symbol A, is the unit of electric current; its magnitude is set by fixing the numerical value of the elementary charge to be equal to exactly 1.602 17X x 10–19 when it is expressed in the SI unit As, which is equal to C.

P 15 Pag.

Het nieuwe SI: wanneer?

- Oorspronkelijk plan: vergadering CGPM 2011

- Volgende vergadering CGPM in 2015

P 16

Pag.

Het nieuwe SI: voor- en nadelen

+ Alle standaarden gerelateerd aan natuurconstanten

+ Elektrische standaarden horen weer bij SI

- Onzekerheid voor massa gaat iets omhoog

- SI minder begrijpelijk voor de leek

- Tekstboeken moeten herschreven worden

P 17