Redefinition of the kilogram standard and consensus value setting

ABSTRACT: The Mass Laboratory of the Central Office of Measures (GUM) is responsible for transferring the mass unit, conducting research for metrological control, and calibrating mass measurement standards. GUM possesses the national prototype of the mass unit – the kilogram prototype No. 51. The new definition of the SI mass unit – the kilogram – based on the Planck constant, came into effect on May 20, 2019, paving the way for future independent realizations of this unit by National Metrology Institutes (NMI). To ensure global uniformity during the transition from a material standard to the new realization method, the Consultative Committee for Mass and Related Quantities (CCM) introduced the concept of consensus value. The consensus value acts as a bridge, enabling a safe and smooth transition during the redefinition. This article discusses the stages of transferring the mass unit after the redefinition, the process of determining the consensus value, and the impact of these changes on national mass values. It also presents prospects for the future development of techniques to realise and disseminating the kilogram unit according to the new definition.

KEYWORDS: kilogram, redefinition, SI units, consensus value, metrology

STRESZCZENIE: Laboratorium Masy Głównego Urzędu Miar (GUM) zajmuje się przekazywaniem jednostki miary masy, prowadzeniem badań na potrzeby kontroli metrologicznej oraz wzorcowaniem wzorców pomiarowych masy. GUM posiada państwowy wzorzec jednostki miary masy – prototyp kilograma nr 51. Nowa definicja jednostki masy układu SI – kilograma – oparta na stałej Plancka, weszła w życie 20 maja 2019 r., otwierając drogę do przyszłych niezależnych realizacji tej jednostki przez Krajowe Instytuty Metrologiczne (NMI). Aby zapewnić globalną jednolitość podczas przejścia z materialnego wzorca do nowego sposobu realizacji, Komitet Konsultacyjny ds. Masy i Wielkości Pochodnych (CCM) Międzynarodowego Biura Miar w Sevres (BIPM) wprowadził koncepcję wartości konsensusu. Wartość konsensusu działa jako pomost umożliwiający bezpieczne i bezkolizyjne przeprowadzenie redefinicji. Artykuł omawia etapy przekazywania jednostki masy po redefinicji, proces wyznaczania wartości konsensusu oraz wpływ tych zmian na przekazywanie jednostki miary masy w poszczególnych krajach. Przedstawiono także perspektywy przyszłego rozwoju technik realizacji i rozpowszechniania jednostki kilograma zgodnie z nową definicją.

SŁOWA KLUCZOWE: kilogram, redefinicja, jednostki SI, wartość konsensusu, metrologia

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

[1] Bettin H., Fujii K., Nicolaus A. “Silicon spheres for the future realization of the kilogram and the mole”. Comptes Rendus Physique. 20, 1–2 (2019): 64–76, https://doi.org/10.1016/j.crhy.2018.12.005.

[2] Naoki Kuramoto, Shigeki Mizushima, Lulu Zhang, Kazuaki Fujita, Yuichi Ota, Sho Okubo, Hajime Inaba. “Realization of the new kilogram by the XRCD method using 28Si-enriched spheres”. Measurement: Sensors. 18 (2021): 100091, https://doi.org/10.1016/j.measen.2021.100091.

[3] “The international system of units, 9^th edition 2019”, BIPM. Online https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/ [access: 21.06.2024].

[4] Stock M., Davis R., de Mirandés E., Milton M. “The revision of the SI – the result of three decades of progress in metrology”. Online, https://www.imeko.org/publications/tc3-2022/IMEKO-TC3-2022-011.pdf [access: 21.06.2024].

[5] Stock M., Davidson S. “Report on the Calculation of the CCM Consensus Value for the Kilogram 2023”, available on the BIPM web site: www.bipm.org.

[6] Stock M., Conceição P., Fang H., Bielsa F., Kiss A., Nielsen L., Kim D., Kim M., Lee K.-C, Lee S. “Report on the CCM key comparison of kilogram realizations CCM.M-K8.2019”. Metrologia. 57 (2020). Tech. Suppl., 07030. Online https://doi.org/10.1088/0026-1394/57/1A/07030 [access: 21.06.2024].

[7] Sej M. “Przekazywanie jednostki miary masy po redefinicji”. 55 Międzyuczelniana Konferencja Metrologów. Wrocław (20–22.09.2023).

[8] “CCM detailed note on the dissemination process after the redefinition of the kilogram” (2019). Online: https://www.bipm.org/documents/20126/ 41489673/CCM_Note-on-dissemination-after-redefinition.pdf/3743d0d0-d8cc-325c-3219-547a6ea47a47 [access: 05.09.2022].

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2024.10.20

 

* Artykuł recenzowany