質(zhì)量單位千克基于普朗克常數(shù)的新定義已于2019年5月20日在全世界范圍內(nèi)正式實施。原則上，各國家計量院都可以通過使用基布爾天平或焦耳天平或硅球法來實現(xiàn)對千克量值的復(fù)現(xiàn)。盡管如此，國際質(zhì)量和相關(guān)量咨詢委員會（CCM）在2017年對不同精密測量普朗克常數(shù)實驗結(jié)果進行審查后決定：對千克量值復(fù)現(xiàn)暫由一個“標準值”來協(xié)調(diào)實現(xiàn)，直至該“標準值”與各千克量值復(fù)現(xiàn)實驗測量結(jié)果的不確定度相兼容。“標準值”是一個國際互認的千克復(fù)現(xiàn)量值，其值由CCM千克復(fù)現(xiàn)工作組根據(jù)不同千克量值復(fù)現(xiàn)實驗的國際比對結(jié)果來確定。

在千克新定義生效后不久，CCM就啟動了首個千克量值復(fù)現(xiàn)的關(guān)鍵比對CCM.M-K8.2019，現(xiàn)已經(jīng)完成。這次關(guān)鍵比對的主要目的是評估不同國家計量院以及國際計量局（BIPM）千克復(fù)現(xiàn)實驗之間的一致性，并為計算第一個CCM千克復(fù)現(xiàn)“標準值”提供依據(jù)。

跟2016年CCM千克量值比對一樣，本次比對仍以BIPM作為比對主導(dǎo)實驗室。除了BIPM，參與本次關(guān)鍵比對還有6個國家級計量院，技術(shù)路線涵蓋了基布爾天平、焦耳天平和硅球法。比對實驗室先在真空條件下用各自的千克復(fù)現(xiàn)裝置測定一個或兩個1kg標準砝碼的質(zhì)量。這些被測砝碼再送至BIPM，在真空中通過質(zhì)量比較器和一顆標準砝碼實現(xiàn)不同比對實驗室被測砝碼量值的關(guān)聯(lián)。通過比較BIPM確定的砝碼量值與各實驗室實驗確定的砝碼量值，最終實現(xiàn)不同實驗室千克復(fù)現(xiàn)結(jié)果的比對。如下圖所示，盡管不確定度最小的兩個結(jié)果k=2時的不確定度還尚未重疊，但整體比對結(jié)果已滿足95%置信區(qū)間一致性的檢驗。比對結(jié)果加權(quán)平均值與BIPM溯源至國際千克原器（IPK）的“千克保持值”相差-0.019 mg。本次關(guān)鍵比對的具體結(jié)果可從BIPM關(guān)鍵比較數(shù)據(jù)庫中獲取。

CCM千克量值復(fù)現(xiàn)任務(wù)組將3次關(guān)鍵性千克比對結(jié)果的平均值作為最新千克量值溯源的“標準值”，這三次結(jié)果分別是2014年IPK和副基準比對結(jié)果[1]、2016年CCM千克實現(xiàn)實驗比對結(jié)果[2]、以及本次CCM.M-K8.2019關(guān)鍵比對參考值[3]。新的“標準值”比IPK的值高0.002mg。如此，在千克新定義下，IPK的新賦值是1kg - 0.002mg[4]，其標準不確定度為0.020mg。從2021年2月1日開始，質(zhì)量單位千克溯源將基于本次新確定的“標準值”。

國際千克原器

由于新的“標準值”在其不確定度范圍內(nèi)與現(xiàn)行1kg量值一致，所以無需對現(xiàn)行國際千克量值進行調(diào)整。但是，砝碼校準與測量能力優(yōu)于或接近0.020mg的國家計量院需要增加砝碼校準不確定度。BIPM將繼續(xù)為其成員國提供1kg鉑銥合金砝碼和不銹鋼砝碼的校準服務(wù)，校準結(jié)果通過本次最新確定“標準值”溯源至普朗克常數(shù)。

[1]M. Stock, P. Barat, R. Davis, A. Picard, M. Milton, "Calibration campaign against the International Prototype of the kilogram: Part I: comparison of the International Prototype with its official copies" Metrologia 52 (2015) 310-316.

[2]M. Stock, P. Barat, et al., "Comparison of future realizations of the kilogram" Metrologia 55 (2018) T1-T7.

[3]M. Stock, P. Concei??o, et al., "Report on the CCM key comparison of kilogram realizations CCM.M-K8.2019" Metrologia 57 (2020) Tech. Suppl. 07030.

[4]CCM Task Group on the Phases for the Dissemination of the kilogram following redefinition, " Calculation of the Consensus Value for the Kilogram 2020", available from the BIPM web site.