戴新華正在操作自主研制的高靈敏度質(zhì)譜儀

第十屆全球絕對(duì)重力儀國際比對(duì)現(xiàn)場(chǎng)

本文圖片由受訪者提供

“1米”到底是多長?這個(gè)看似簡(jiǎn)單的問題，真要回答清楚并不容易。它的背后藏著計(jì)量科學(xué)的一次次進(jìn)步。

1960年之前，“1米”被定義為地球一周的四千萬分之一，位于法國巴黎的國際計(jì)量局里一根“穩(wěn)定”的金屬鑄成的“米”的基準(zhǔn)原器就是全世界最準(zhǔn)的“1米”。1960年，“米”被定義為質(zhì)子數(shù)為86的氪原子能級(jí)躍遷時(shí)輻射波長的倍數(shù)。1983年，“1米”再次被重新定義為“光在真空中3億分之一秒所走的距離”。一次次的變化，目的只有一個(gè)，讓這個(gè)長度單位越來越準(zhǔn)。

近日，十九大代表、中國計(jì)量科學(xué)研究院科技管理部副主任戴新華告訴科技日?qǐng)?bào)記者，2018年，7個(gè)基本計(jì)量單位將全面實(shí)現(xiàn)國際單位制的重新定義。又一次的變化意味著什么?

生活中無處不在的計(jì)量

說起來陌生的“計(jì)量”其實(shí)離我們并不遠(yuǎn)。描述和量化大千世界、蕓蕓眾生都是由包括時(shí)間的秒、長度的米、重量的千克、電流的安培等7個(gè)基本計(jì)量單位來完成的。過去他們都以實(shí)物的形式進(jìn)行定義，比如前面說到的“米”，都是靠實(shí)物的基準(zhǔn)原器來校準(zhǔn)，這種方式自計(jì)量單位誕生之日起一直延續(xù)到了1967年，原子時(shí)的誕生開啟了計(jì)量量子化的全新時(shí)代。

如今的時(shí)間校準(zhǔn)可以被植入芯片，讓你通過網(wǎng)絡(luò)在世界任何角落獲取最準(zhǔn)確的時(shí)間?；蛟S有一天，不僅僅時(shí)間，包括長度、電流、溫度等等，各個(gè)我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中所必須準(zhǔn)確的量值，都可以通過互聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)無處不在的最佳測(cè)量，讓人們認(rèn)識(shí)自然、利用自然的能力得到飛躍。“2018年國際計(jì)量單位制重新定義將給這種變化提供可能。”戴新華說。

“時(shí)間”最早邁進(jìn)量子時(shí)代

據(jù)了解，作為國際計(jì)量單位制的基礎(chǔ)、核心和關(guān)鍵，時(shí)間頻率基準(zhǔn)率先完成量子化變革，1967年10月13日，第13屆國際計(jì)量大會(huì)通過決議，采用基于原子躍遷的“原子秒”取代“天文秒”進(jìn)行秒的定義，這標(biāo)志著國際單位制計(jì)量從實(shí)物時(shí)代向量子時(shí)代的邁進(jìn)。

原子時(shí)誕生50年來，不僅時(shí)間頻率的測(cè)量準(zhǔn)確度躍升1000萬倍，成為目前測(cè)得最準(zhǔn)的物理量，還直接支撐了衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。正是基于時(shí)間定義的量子化變革，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航定位，其精度更是達(dá)到了厘米級(jí)別，成就了數(shù)萬億美元的衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)品與服務(wù)市場(chǎng)。

為國際計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)“中國力量”

“截至目前，我們獲得國際互認(rèn)的校準(zhǔn)與測(cè)量能力(CMC)達(dá)1517項(xiàng)，排名位居亞洲第一、世界第四。”說起我國計(jì)量科學(xué)的研究水平，戴新華很驕傲，這些年我國計(jì)量研究總體科研實(shí)力逐漸由“跟跑”轉(zhuǎn)向“并跑”，部分成果在國際上處于領(lǐng)先地位。

在一些重要單位的測(cè)量中，我國自主研制的裝置、方法，越來越多的受到國際認(rèn)可，為國際計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)步貢獻(xiàn)著“中國力量”。例如，溫度單位的重新定義，起決定作用的是玻爾茲曼常數(shù)的準(zhǔn)確定值，我國研發(fā)了兩種獨(dú)立方法，測(cè)量值均獲最佳結(jié)果，并被codata數(shù)據(jù)庫收錄;元素周期表63種多同位素元素中已有10種元素的同位素組成和原子量國際標(biāo)準(zhǔn)值采用了我國的測(cè)量結(jié)果，標(biāo)志著我國同位素測(cè)量水平已處于國際領(lǐng)先行列;時(shí)間頻率測(cè)量方面，我國自主研制的NIM5噴泉鐘成為國際計(jì)量局認(rèn)可的基準(zhǔn)鐘之一，與法、美、德、英、意、俄6國一起，參與駕馭國際原子時(shí);自主研制的高靈敏度質(zhì)譜儀，通過氣相離子富集精密操控技術(shù)的突破創(chuàng)新，靈敏度提高1000倍;自主研制的絕對(duì)重力儀，測(cè)量靈敏度可達(dá)0.1微伽，測(cè)量能力處于世界前列，并成功主導(dǎo)了第十屆全球絕對(duì)重力儀的國際比對(duì)。