慣用電気単位(または曖昧さの恐れがない場合は慣用単位)は、ジョセフソン定数のいわゆる「慣用値」、 1988年に国際度量衡委員会( CIPM)によって合意されたフォン・クリッツィング定数、および秒を定義するために使用されるΔνCsに基づいて、電気の分野で用いられる測定単位です。これらの単位は、対応するSI単位とスケールが非常に似ていますが、定数に使用される値が異なるため同一ではありません。1990年1月1日に国際的に使用されるようになったため、対応するSI単位とは、記号をイタリック体で表記し、添え字「90」を追加することで区別されます(例:慣用ボルトの記号はV90 )。
このシステムは測定精度を高めるために開発されました。ジョセフソン定数とフォン・クリッツィング定数は、高い精度、再現性、容易さで実現でき、普遍定数eとhを用いて正確に定義されます。従来の電気単位は、実用的な測定目的で「自然な」基礎物理学を使用するための重要な一歩を表しています。これらはSI単位系と並行して国際標準として受け入れられ、物理学コミュニティ以外でも工学と産業の両方で一般的に使用されています。SI と同様に、物理学で使用されるすべての次元の単位を定義するには、定数cを追加する必要があります。
SI単位系は29年後に同等の定義へと移行したが、定数の値は旧SI単位にさらに正確に一致するように定義された。そのため、従来の電気単位は対応するSI単位とはわずかに異なり、現在は比率が正確に定義されている。
歴史的発展
過去半世紀にわたり、測定単位の精度と有用性を向上させるために、いくつかの重要な措置が講じられてきた。
- 1967年、第13回国際度量衡総会(CGPM)は、国際単位系における原子時間の秒を次のように定義した。セシウム133原子の基底状態の2つの超微細準位間の遷移に対応する放射の9,192,631,770周期。[ 1 ]
- 1983年、第17回CGPMはメートルを秒と光速に基づいて再定義し、光速を正確に1秒に固定した。299 792 458 m/s。[ 2 ]
- 1988年、CIPMはジョセフソン定数の慣用値として正確にK J-90 =を採用することを推奨した。483 597 .9 × 10 9 Hz/V [ 3 ]フォン・クリッツィング定数は正確にR K-90 = 1990年1月1日現在、 25 812 .807 Ω [ 4 ] 。
- 1991年、第18回CGPMはジョセフソン定数とフォン・クリッツィング定数の慣用値を指摘した。[ 5 ]
- 2000年、CIPMは量子ホール効果の使用を承認し、抵抗の基準標準を確立するためにR K-90の値を使用することとした。 [ 6 ]
- 2018年、第26回CGPMは、2019年のSI改訂により、ジョセフソン定数とフォン・クリッツィング定数の従来の値を廃止することを決議した。[ 7 ]
SI単位への変換
2019年のSI単位系改訂では、 K J、R K、Δ ν Csの数値が正確に固定されるようにこれらの単位が定義されていますが、最初の2つの値は従来の値とはわずかに異なります。したがって、これらの従来の単位はすべて、再定義されたSI単位系で正確な値が知られています。このため、従来の値を維持することによる精度上の利点はありません。
参考文献
- ↑ 「第13回CGPM決議1(1967年)-SI単位系における時間の単位(秒)」。2021年4月11日にオリジナルからアーカイブ済み。2019年2月18日に取得。
- ↑ 「第17回CGPM決議1(1983)-メートルの定義」 。 2019年3月29日にオリジナルからアーカイブ済み。2019年2月18日に取得。
- ↑ 「CIPM、1988年:勧告1 – ジョセフソン効果によるボルトの表現」。2021年1月21日にオリジナルからアーカイブ済み。 2019年2月18日に取得。
- ↑ 「CIPM、1988年:勧告2 – 量子ホール効果によるオームの表現」 。 2021年1月21日にオリジナルからアーカイブ済み。 2019年2月18日に取得。
- ↑ 「第19回CGPM決議2(1991)-ジョセフソン効果と量子ホール効果」。2021年1月26日にオリジナルからアーカイブ済み。2019年2月18日に取得。
- ↑ 「CIPM、2000年 - 量子ホール効果の関数として抵抗の基準値の値を表現するためのフォン・クリッツィング定数の使用」 。 2021年1月21日にオリジナルからアーカイブ済み。 2019年2月18日に取得。
- ↑ 「第26回CGPM決議」(PDF)。BIPM。2019年2月18日取得。
- 1 2モール、ピーター J.ニューウェル、デイビッド B.テイラー、バリー N. (2015)。 「CODATA が推奨する基本物理定数の値: 2014」。ゼノド。arXiv : 1507.07956。土井:10.5281/zenodo.22826。
- ↑ 「2022 CODATA値:Cs-133の超微細遷移周波数」。NIST定数、単位、不確かさに関する参照。NIST 。2024年5月。2024年5月18日取得。
- ↑ 「2022 CODATA値:ジョセフソン定数の慣用値」。NIST定数、単位、不確かさに関する参照資料。NIST 。2024年5月。2024年5月18日取得。
- ↑ 「2022 CODATA値:フォン・クリッツィング定数の慣用値」。NIST定数、単位、不確かさに関する参照資料。NIST 。 2024年5月。 2024年5月18日取得。
- ↑ 「2022 CODATA値:ボルト90の慣用値」。NIST定数、単位、不確かさに関する参照。NIST 。 2024年5月。 2024年5月18日取得。
- ↑ 「2022 CODATA値:90オームの慣用値」。NIST定数、単位、不確かさに関する参照。NIST 。 2024年5月。 2024年5月18日取得。
- ↑ 「2022 CODATA値:慣用アンペア90の値」。NIST定数、単位、不確かさに関する参照。NIST 。 2024年5月。 2024年5月18日取得。
- ↑ 「2022 CODATA値:クーロン90の慣用値」。NIST定数、単位、不確かさに関する参照。NIST 。 2024年5月。 2024年5月18日取得。
- ↑ 「2022 CODATA値:ワット-90の慣用値」。NIST定数、単位、不確かさに関する参照。NIST 。 2024年5月。 2024年5月18日取得。
- ↑ 「2022 CODATA値:90ファラドの慣用値」。NIST定数、単位、不確かさに関する参照資料。NIST 。 2024年5月。 2024年5月18日取得。
- ↑ 「2022 CODATA値:ヘンリー90の慣用値」。NIST定数、単位、不確かさに関する参照資料。NIST 。 2024年5月。 2024年5月18日取得。