SI基本単位の再定義 (2019年)
単位諮問委員会(CCU)は現行の光速度のように、以下の4つの物理定数も新たに定義値とすることを提案し、2017年10月に4つの定数を発表した。定義値であるので、これらの数値には不確かさはない。
プランク定数: h = 6.62607015×10^ ジュール秒 (J s) 電気素量: e = 1.602176634×10^ クーロン (C) ボルツマン定数: k = 1.380649×10^ ジュール毎ケルビン (J K) アボガドロ定数: NA = 6.02214076×10^ 毎モル (mol)
以下の物理定数については、これまで通り定義値であることに変更はなく、これらにも不確かさはない。
基底状態のセシウム133の超微細構造の遷移周波数: Δν(Cs)hfs = 9192631770 ヘルツ (Hz) 光速度: c = 299792458 メートル毎秒 (m s) 540×10^ Hzの単色光の発光効率: Kcd = 683 ルーメン毎ワット (lm W)
改訂前の定義には、SIのなかで唯一の有形的存在である原器(国際キログラム原器)が未だに用いられていた。今回のSI基本単位の再定義では、キログラムはプランク定数(量子力学の基本的な物理定数のひとつ)を固定値とすることで定義されており、国際キログラム原器は不要となった。この結果、旧定義において既に自然法則(物理定数や物性値)でより厳格化された秒やメートルなどに続き、キログラムも同じ理念のもとに普遍的な定義へと移行した。さらに、ケルビンやモルでは、物性値に拠る定義を廃止し、物理定数を用いた定義へと変更された。
かつてのメートル法の時代では、光速が不変だとさえ認識されていなかったが、相対性理論が十分に普及した1983年の改訂によって、定数としての光速を用いる定義へと至った。今回(2019年)の改訂では、量子力学や統計力学でそれぞれ基本定数であるプランク定数とボルツマン定数等が採用され、自然科学の発展による成果がさらにSIに取り込まれることとなった。この改訂の結果として、SI基本単位のなかで特定の物質(物性値)に依存する単位は、時間を表す秒だけとなった。一方で、モル以外のすべての単位は、秒すなわちセシウム133の物性値 (原子スペクトルの周波数)に依存することになった。SIから「物質」であるセシウムを追放することが、次なる改訂では重要な議題になるだろうとの指摘もある。これまでのSIでは、相対性理論や量子力学といったそれまでの科学に大きなパラダイムの変化をもたらした発見が、改訂に反映されてきた。もし、いつかSIの秒の定義が特定の物質に拠らなくなるとしたら、それは自然科学がさらなる段階に至ったときではないかとも予想されている。
新しい国際単位系(SI)文書では、全ての基本単位の定義が改訂されている。それぞれの旧定義と新定義を以下の各節に示した。特に断りのないかぎり、掲載した定義文の和訳は産業技術総合研究所 計量標準総合センターによるものである。旧定義での単位の多くが「自然現象等を観測して得た結果の定数倍」である一方、新定義の多くでは自然法則・現象を大前提とした表現をとっている。具体的には、基本的な物理定数や物質に固有の物性値を一切の不確かさがない固定された数値として定義し、それらとの関係(自然法則)と整合するように単位を定めるといった文言となっている。