統一原子質量単位
20世紀初頭、酸素O原子の質量の1/16が原子質量単位(amu)と定義されていた。しかし1929年、酸素の同位体 O と O が発見されると、「酸素」と呼ばれているものは各種同位体の混合であり、「酸素原子の質量」とは、各同位体原子の質量の、同位体比に応じた平均であることが明らかになった。そしてまもなく、その同位体比も一定ではないことが明らかになり、原子質量単位の定義は不確実になった。
物理学の世界ではこれに対し、酸素16 Oの質量の 1/16 と定義された新しい原子質量単位 (physical amu、物理学的amu) を使うようになった(これにより、従来の値は変更しなくてはならないという問題も出てきた)。一方、化学の世界では従来の定義の原子質量単位 (chemical amu、化学的amu) を使った。こうして2つの定義が混在することとなった。これらを現在のダルトン(Da)で表すと
1 physical amu ≒ 0.9996882 Da
1 chemical amu ≒ 0.99996 Da(同位体比のばらつきにより高い精度では定まらない)
となり、約 1/3600 の差がある。
この混乱を解消するため、国際純粋・応用物理学連合 (IUPAP) と国際純正・応用化学連合 (IUPAC) が協議し、1960年に炭素12 C 原子の質量の1/12である統一原子質量単位が定められた。
この定義は、核種を特定することで同位体比の問題をなくしつつ、chemical amu に最も近く従来の数値を変更する必要がないように選ばれた。このとき、単位記号も新しく、unified(統一)の語から u と定められた。
(「統一」の語のない)原子質量単位が「炭素12の質量の1/12」と公式に定義されたことはないが、ほぼ常に、統一原子質量単位と同じ「炭素12の質量の1/12」の意味で使われてきた。
ダルトン(Da)という単位が提案されたのは1924年で、長らく公式の定義がなかったものの、1960年まではphysical amuと同じ「酸素16の質量の1/16」、1960年以降は統一原子質量単位と同じ「炭素12の質量の1/12」の意味で使うことが多かった。
2006年以降は、国際度量衡局はダルトンを、統一原子質量単位と全く同じ定義の単位としてSI併用単位に採用した。しかし、2019年には国際度量衡局は、ダルトンのみをSI併用単位として採用し、統一原子質量単位をSI併用単位から除外した。
国際単位系国際文書(SI文書)各版のSI併用単位の章におけるダルトンと統一原子質量単位の位置づけは次のとおりである。年次を追うにしたがって、ダルトンと統一原子質量単位の位置づけが逆転していることがわかる。