2018年12月6日 更新

キログラム原器廃止̶̶キログラム新定義の裏にある英知 のドラマ

2018 年11 月、キログラムの定義変更が決議されるという歴史的出来事がありました。重さを表すキログラムという身近な単位。新定義には日本の研究者も大きく貢献しています。2018 年は、定義改訂の裏にある英知のドラマが垣間見られる年となりました。

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2018.12.6

2019 年、新しい「キログラム」の定義へ̶̶国際キログラム原器

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「キログラム原器」や「メートル原器」という言葉をきいたことはあるでしょうか。これは、メートル法の基本単位である1 キログラムや1 メートルを定義する人工物のこと。白金90%とイリジウム10%を材料とする合金製の物体です。キログラム原器が示す質量が1 キログラムであり、メートル原器が示す長さが1 メートルと定義されました。
キログラム原器の親玉は、長らくパリ郊外セーブルの国際度量衡局に保管されている「国際キログラム原器」という少し大きめの分銅。「水1 リットルの質量」̶̶より正確には、「一辺が10cm の立方体の体積の、最大密度における蒸留水の質量」̶̶と同じ質量の分銅が、私たちが使うあの1 キログラムを国際レベルで定義しているということです。
ただ、「定義している」というのは厳密には誤りで、メートルは「定義していた」と過去形で語るほうが正しく、キログラムは「(今は)定義しているが、2019 年5 月20 日に廃止される」と表現する必要があります。そう、あの「キログラム」の定義が変更されるという一大事がついこの前の11 月16 日に決まったのです。

キログラム定義変更の裏にあるドラマ、日本研究チームの貢献

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国際度量衡局からメートル条約加盟国へはキログラム原器やメートル原器が配布されてきました。1890 年に日本へやってきたキログラム原器は「日本国キログラム原器」と呼ばれ、産業技術総合研究所で何重もの保管庫に入れられて厳重に保管されています。1960 年の定義改訂でお役御免となったメートル原器とは異なり、キログラム原器はまだ現役。うっかり触ったりすれば原器の質量が変化し、基準として使えなくなってしまうからです。
ところが、キログラムの親玉「国際キログラム原器」の実際の質量が、表面の汚染などによって年々ごく微量ながら変化していることもわかっています。それは指紋1個分程度の変化ではありますが、現在の計測技術やナノテクノロジーを考えれば決して無視できるものではありません。
問題は、どのようにキログラムを定義すれば、より精度の高い定義になるかということ。ここで活躍したのが日本の研究チームです。産業技術総合研究所のチームが、基礎物理定数のひとつであるプランク定数を世界最高レベルの制度で測定することに成功。他国での測定結果を合わせて、キログラムを新しくプランク定数で定義することに大きく貢献しました。産業技術総合研究所は、日本が国際単位系(SI)の基本単位の決定に直接関わった初めての事例であるとし、「歴史的な成果」と発表しています。

キログラムの新定義と日常生活への影響

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130 年ぶりに変更される1 キログラムの定義は、こうしてプランク定数をもとに表現されることとなりました。実際に新定義を目にしても一般人にはまったくピンと来ないのは悲しいところですが、科学者たちにとっては「最も困難な5 つの科学実験」のひとつが解決されたという歴史に残る一大事です。
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