SI-mittayksiköt. Martti Heinonen VTT MIKES. FINAS-päivä National Metrology Institute VTT MIKES

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "SI-mittayksiköt. Martti Heinonen VTT MIKES. FINAS-päivä National Metrology Institute VTT MIKES"

Pia Hovinen
5 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 SI-mittayksiköt Martti Heinonen VTT MIKES FINAS-päivä National Metrology Institute VTT MIKES

SI järjestelmän uudistus astuu voimaan 20.5.

2 SI järjestelmän uudistus astuu voimaan National Metrology Institute VTT MIKES

3 Sisältö: - SI-järjestelmä: Mikä? Miksi? - SI:n uudistus: Mikä muuttuu? Mitä vaikuttaa? VTT beyond the obvious National Metrology Institute VTT MIKES

4 [Vauva.fi] [NASA] National Metrology Institute VTT MIKES 4 [TUKES] [MTV]

SI-jäjitettävyys: yhteiskunnan perusta SI järjestelmä 24.1.

5 SI-jäjitettävyys: yhteiskunnan perusta SI järjestelmä VTT beyond the obvious National Metrology Institute VTT MIKES 5

6 SI-järjestelmä nyt Metri Kilogramma Sekunti Ampeeri Kelvin Mooli Kandela m s -1 N = kg m s -2 Hz = s -1 V = kg m 2 s -3 A -1 lx = cd m -2 Koostuu: 1) perusyksiköistä ja 2) niistä johdetuista johdannaisyksiköistä Etuliitteillä muodostettavista kerrannaisyksiköistä esim. yksi kilometri on tuhat metriä (1 km = 1000 m) VTT beyond the obvious National Metrology Institute VTT MIKES 6

Mittayksikköjärjestelmä kehittyy maailman mukana 1889 MKSjärjestelmä (m, kg, s) 1960 Nimeksi Système international d'unités (SI) 2019: Uusi SI 1871:

7 Mittayksikköjärjestelmä kehittyy maailman mukana 1889 MKSjärjestelmä (m, kg, s) 1960 Nimeksi Système international d'unités (SI) 2019: Uusi SI 1871: Metrisopimus 1954 Kuusi perusyksikköä m, kg, s, A, K, cd 1971: Mooli 7. perusyksiköksi VTT beyond the obvious National Metrology Institute VTT MIKES 7

8 Uusi aikakausi alkaa National Metrology Institute VTT MIKES

9 kg cd m mol SI 2019 s K A VTT beyond the obvious National Metrology Institute VTT MIKES 9

10 Uuden SI-järjestelmän määritelmä * Kansainvälinen mittayksikköjärjestelmä, SI, on yksikköjärjestelmä, jossa 133 Cs-atomin perustilan ylihienorakennesiirtymän taajuus Cs on s 1 valon nopeus tyhjiössä c on m s 1 Planckin vakio h on 6, kg m 2 s 1 alkeisvaraus e on 1, A s Boltzmannin vakio k on 1, kg m 2 s 2 K 1 Avogadron vakio N A on 6, mol 1 monokromaattisen säteilyn taajuudella Hz valotehokkuus K cd on 683 cd sr kg 1 m 2 s 3 Näiden määrittelevien vakioiden lukuarvot ovat tarkkoja eli niillä ei ole epävarmuutta VTT beyond the obvious * Epävirallinen suomennos National Metrology Institute VTT MIKES 10

11 Uusi SI Perusyksiköt ovat samat kuin ennenkin: kg, m, s, A, K, mol, cd Kaikki perusyksiköt on määritelty luonnon vakioiden avulla Esim: kilogramma, kg, on massan yksikkö. Sen suuruus määräytyy kiinnittämällä Planckin vakion, h, lukuarvoksi täsmälleen 6, , kun yksikkönä on J s eli kg m 2 s 1 * Yksiköiden käytännön toteuttamiselle laaditaan kansainvälisesti hyväksytyt ohjeet VTT beyond the obvious * Epävirallinen suomennos National Metrology Institute VTT MIKES 11

12 Mikä siis muuttuu? Kilogramma, ampeeri, kelvin ja mooli määritellään uudelleen vakioiden avulla (Planckin vakio h, alkeisvaraus e, Boltzmannin vakio k ja Avogadron vakio N A ) Metri, sekunti ja kandela on määritelty luonnossa esiintyvien vakioiden avulla. Näiden määritelmät säilyvät periaatteessa samoina mutta ne muotoillaan uudelleen Perusyksiköiden toteutustapa ei enää sisälly määritelmään vaan siitä annetaan erilliset ohjeet Uudistuksessa yksiköiden suuruus pysyy samana VTT beyond the obvious National Metrology Institute VTT MIKES 12

13 [G. H. Beastall, CGPM 2018] VTT beyond the obvious National Metrology Institute VTT MIKES 13

14 Uudistuksen vaikutukset Uudistus varmistaa, että yksiköt ovat samat myös tulevaisuudessa mutta entistä tarkemmin... ja entistä laajemmilla mittausalueilla Uudistuksella on välittömiä teknisiä vaikutuksia vain kansallisissa metrologialaitoksissa joita hyödyntävät tarkimman tason mittauksia tarvitsevat Uudistuksella on välittömiä vaikutuksia mm. lainsäädäntöön (mm. EU direktiivi), standardeihin ja opetusmateriaaleihin kouluissa, korkeakouluissa ja yliopistoissa. National Metrology Institute VTT MIKES

15 Miksi? SI luo luonnon omista säännöistä säännöt mittauksille Yksiköiden sitominen luonnossa esiintyviin vakioihin mahdollistaa yksiköiden toteuttamisen aina tarkimmalla mahdollisella tavalla Nykyiset fyysiseen kappaleeseen ja materiaaliominaisuuksiin perustuvat määritelmät rajoittavat saavutettavaa tarkkuutta Näin myös varmistetaan, ettei yksiköt muutu hyvin pitkänkään ajanjakson kuluessa VTT beyond the obvious National Metrology Institute VTT MIKES 15

16 Miksi? Teknologia kehittyy kiihtyvällä vauhdilla SI-järjestelmän ja metrologian palveluiden pitää uusiutua voidakseen parhaiten tukea teollisuutta ja yhteiskuntaa myös tulevaisuudessa Muutokset tarjoavat ponnahduslaudan tulevalle innovoinnille Uuden SI:n odotetaan ajan mittaan mahdollistavan tekniikoita, joita emme vielä osaa edes kuvitella VTT beyond the obvious National Metrology Institute VTT MIKES 16

Uudistuksella tulevaisuuteen SI-järjestelmän kehitys avaa ovia uusille teknologisille ratkaisuille ja tieteellisille löydöksille Esimerkkejä toteutuneista: sekunnin

mahdollisti ensin metrin tarkan ja helpon realisoinnin, minkä jälkeen se on löytänyt lukuisia sovelluksia eri aloilta Näköpiirissä olevat mahdollisuudet

17 Uudistuksella tulevaisuuteen SI-järjestelmän kehitys avaa ovia uusille teknologisille ratkaisuille ja tieteellisille löydöksille Esimerkkejä toteutuneista: sekunnin määritelmä (1960) mahdollisti myöhemmin tarkan GPS-navigoinnin metrin määritelmä (1983) osoittautui aikaansa edellä olleeksi, kun taajuuskampa 20 vuotta myöhemmin mahdollisti ensin metrin tarkan ja helpon realisoinnin, minkä jälkeen se on löytänyt lukuisia sovelluksia eri aloilta Näköpiirissä olevat mahdollisuudet kvanttiteknologian sovellukset atomi- ja molekyylitason mittaukset miniatyyritarkkuusanturit uudet fysiikan löydökset VTT beyond the obvious 17 National Metrology Institute VTT MIKES

Lisätietoja SI-uudistuksesta: Kansainvälisen paino- ja mittatoimiston BIPM:n sivut: https://www.bipm.

18 Lisätietoja SI-uudistuksesta: Kansainvälisen paino- ja mittatoimiston BIPM:n sivut: VTT MIKES Tekniikantie 1, Espoo Tehdaskatu 15, Kajaani VTT beyond the obvious National Metrology Institute VTT MIKES

Samankaltaiset tiedostot

SI-järjestelmä uudistuu

SI-järjestelmä uudistuu Virpi Korpelainen VTT MIKES 6.10.2018 VTT beyond the obvious 1 Sisällys SI-järjestelmä Uudistus Miksi? Mitä? Milloin? Uudet määritelmät ja toteutus Kysymyksiä? 6.10.2018 VTT beyond