Ve Versailles byla schválena revoluční změna definice jednotek soustavy SI

4. 12. 2018

Definice základních jednotek prochází největší změnou ve své historii. Nově budou fyzikální jednotky mezinárodní soustavy SI definovány na základě vazby k pevně stanoveným hodnotám přírodních konstant. Proces, který vedl ke změně definic základních jednotek SI, navrhl Mezinárodní výbor pro Váhy a míry CIPM v roce 2011.

Na 26. zasedání Generální konference pro váhy a míry ve Versailles, kde ČR reprezentovali zástupci Českého metrologického institutu, příspěvkové organizace Ministerstva průmyslu a obchodu, byla schválena redefinice čtyř základních jednotek Mezinárodní soustavy jednotek (kilogram, ampér, kelvin a mol). Zároveň byly formulovány nové definice pro sekundu, metr a kandelu.

Nově definované jednotky mezinárodní soustavy SI budou platit od 20. května příštího roku.

Definice kilogramu, ampéru, kelvinu a molu budou principiálně změněny tak, aby každá z těchto jednotek byla pevně vázána na určitou neměnnou vlastnost přírody – přírodní konstantu. Důležitým požadavkem na nové definice byla i zpětná kompatibilita, tedy aby nové jednotky byly stejně velké jako stávající s maximální dostupnou přesností.

Generální konference pro váhy a míry (CGPM) schválila změnu definic na svém 26. zasedání ve Versailles, protože byly splněny všechny klíčové podmínky pro jejich zavedení (https://www.bipm.org/utils/common/pdf/SI-roadmap.pdf). Jedná se o následující konstanty:

- frekvence záření, které vzniká při přechodu atomu cesia-133 mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu ,
- rychlost světla ve vakuu ,
- Planckova konstanta ,
- elementární náboj ,
- Boltzmannova konstanta ,
- Avogadrova konstanta ,
- světelná účinnost monochromatického záření o frekvenci 540 THz .

Původní i nově schválené definice jsou uvedeny v následující tabulce:

Jednotka	Stávající definice	Navrhovaná definice
Sekunda	Sekunda je doba trvání 9 192 631 770 period záření odpovídajícího přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133.	Sekunda, symbol s, je SI-jednotka času. Je definována fixováním číselné hodnoty cesiové frekvence , přechodové frekvence atomu cesia 133 v klidovém stavu při přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu, rovné 9 192 631 770, je-li vyjádřena v jednotce Hz, jež je rovna s^-1.
Metr	Metr je vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu za dobu 1/299 792 458 sekundy.	Metr, symbol m, je SI-jednotka délky. Je definována fixováním číselné hodnoty rychlosti světla ve vakuu rovné 299 792 458, je-li vyjádřena v jednotkách m·s^-1, kde sekunda je definována ve smyslu .
Kilogram	Kilogram je jednotka hmotnosti; je rovna hmotnosti mezinárodního prototypu kilogramu.	Kilogram, symbol kg, je SI-jednotka hmotnosti. Je definována fixováním číselné hodnoty Planckovy konstanty rovné 6,626 070 15 × 10^-34, je-li vyjádřena v jednotkách J·s, což se rovná kg·m²·s^-1, kde metr a sekunda jsou definovány ve smyslu a .
Ampér	Ampér je stálý elektrický proud, který protéká dvěma rovnoběžnými nekonečně dlouhými vodiči o zanedbatelném průřezu umístěnými ve vakuu 1 m od sebe, jestliže mezi vodiči působí magnetická síla o velikosti 2×10^-7 newtonu na jeden metr délky vodiče.	Ampér, symbol A, je SI-jednotka elektrického proudu. Je definována fixováním číselné hodnoty elementárního náboje rovné 1,602 176 634 × 10^-19, je-li vyjádřena v jednotce C, což se rovná A·s, kde sekunda je definována ve smyslu .
Kelvin	Kelvin, jednotka termodynamické teploty, je rovna zlomku 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody.	Kelvin, symbol K, je SI-jednotka termodynamické teploty. Je definována fixováním číselné hodnoty Boltzmannovy konstanty rovné 1,380 649 × 10^-23, je-li vyjádřena v jednotkách J·K^-1, což se rovná kg·m²·s^-2·K^-1, kde kilogram, metr a sekunda jsou definovány ve smyslu , a .
Mol	Mol je látkové množství systému, který obsahuje stejný počet elementárních entit, kolik je atomů v 0,012 kg uhlíku ¹²C.	Mol, symbol mol, je SI-jednotka látkového množství. Jeden mol obsahuje přesně 6,022 140 76 × 10²³elementárních entit. Toto číslo je fixovaná číselná hodnota Avogadrovy konstanty, , je-li vyjádřena v jednotce mol^-1 a je nazývána Avogadrovo číslo. Látkové množství, symbol , systému je mírou počtu specifikovaných elementárních entit. Elementární entitou může být atom, molekula, iont, elektron nebo jakákoliv jiná částice či specifikovaná skupina částic.
Kandela	Kandela je svítivost zdroje, který vydává monochromatické záření o frekvenci 540×10¹² Hz, jehož intenzita v daném směru je 1/683 wattů na steradián.	Kandela, symbol cd, je SI-jednotka svítivosti v daném směru. Je definována fixováním číselné hodnoty světelné účinnosti monochromatického záření o frekvenci 540 × 10¹² Hz, , rovné 683, je-li vyjádřena v jednotkách lm·W^-1, což se rovná cd·sr·W^-1nebo cd·sr·kg^-1·m^-2·s³, kde kilogram, metr a sekunda jsou definovány ve smyslu , a .

Odvozené jednotky SI bude možné definovat nejenom jako dosud pomocí jednotek základních, ale i přímo pomocí výše uvedených definičních konstant.

Mezinárodní soustava jednotek SI (Système international d'unités) je nejdůležitější a jedinou celosvětově používanou soustavou jednotek, která je zásadní pro všechny obory lidské činnosti od obchodu přes průmysl až po vědu a výzkum. Její vytvoření je základním výsledkem mezinárodní smlouvy, známé jako Metrická konvence.

Jejím jádrem je sedm základních jednotek a to sekunda, metr, kilogram, ampér, kelvin, mol a kandela. Změny v soustavě SI jsou přijímány právě na zasedáních Generální konference pro váhy a míry (Conférence générale des poids et mesures).

Odvozené jednotky SI bude možné definovat nejenom jako dosud pomocí jednotek základních, ale i přímo pomocí definičních konstant.

V České republice je povinnost používat soustavu jednotek SI stanovena zákonem o metrologii č. 505/1990 Sb. Ve znění pozdějších předpisů ze 16. listopadu 1990 a prováděcí vyhláškou Ministerstva průmyslu a obchodu o základních měřicích jednotkách a ostatních jednotkách a o jejich označování č. 264/2000 Sb.

Tyto zákonné normy stanoví jako garanta jednotek a etalonů pro Českou republiku příspěvkovou organizaci Ministerstva průmyslu a obchodu, Český metrologický institut se sídlem v Brně. Podrobnější informace je možné získat na internetových stránkách Českého metrologického institutu (www.cmi.cz/node/1115), nebo přímo na stránkách BIPM (www.bipm.org).