キログラム

キログラム（kilogramme とも綴られる[ ^{1 ] ）}は、国際単位系（SI）における質量の基本単位で、1000グラムに等しい。単位記号はkgである。^{[ 1 ]} 「キログラム」という単語は、メートル法の接頭辞kilo-（1000を意味する）とgramの組み合わせから成り立っており、^{[ 2 ]}一般的に「キロ」（複数形は「キロ」）と略される。 ^{[ 3 ]}

キログラムはSI基本単位であり、最終的にはSIの3つの定義定数、すなわちセシウム133原子の特定の遷移周波数、光速、およびプランク定数によって定義されます。^{[ 4 ] : 131} 適切な設備を備えた計量研究所は、キログラム質量の一次標準としてキブル天秤などの質量測定機器を校正することができます。^{[ 5 ]}

キログラムは、もともとフランス革命中の1795年に、 1リットルの水の質量として定義されました（当初は0 ℃でしたが、後に最大密度となる温度、約4 ℃に変更されました）。現在のキログラムの定義は、この元の定義と30ppm（0.003%）以内の誤差で一致しています。 1799年には、プラチナ製のキログラム・デ・アルシーヴが質量の標準としてこれに取って代わりました。1889年には、プラチナ・イリジウム製の円筒形キログラム国際原器（IPK）がメートル法の質量の単位の標準となり、2019年に現在の定義が採用されるまで130年間その状態が続きました。^{[ 6 ]}  

キログラムは、3 つの定義定数によって定義されます。^{[ 4 ]}

• 特定の原子遷移周波数_ΔνCsは、秒の持続時間を定義します。
• 真空中の光速cは、秒と組み合わせることでメートルの長さを定義します。
• そして、メートルと秒と組み合わせることでキログラムの質量を定義するプランク定数h 。

国際度量衡総会（CGPM）による正式な定義は以下のとおりです。

キログラム（記号 kg）は、質量の SI 単位です。これは、プランク定数hの固定数値を次のように定義します。6.626 070 15 × 10 ^{−34は、J⋅s の単位で表すと kg⋅m 2} ⋅s ⁻¹に等しく、メートルと秒はcとΔ ν _Csで定義されます。

これらの単位で定義すると、kgは次のように定式化されます。^{[ 4 ]}

この定義は、これまでの定義と概ね一致しています。キログラムは、最大密度となる温度（約4 ℃ ）における1リットルの水の質量の30ppm（0.003％）以内に収まり、その温度における水の密度は1kg/Lに非常に近い値です。 ^{[ 9 ]}  

過去の定義の時系列

• 1793年：グラム（キログラムの前身）は、1リットル（dm ³）の水の質量として定義され、18841グレインと決定された。^{[ 10 ]}
• 1795年：グラム（1キログラムの1/1000 ）は、氷の融点（0 ℃ ）における1立方センチメートルの水の質量として暫定的に定義された。^{[ 11 ]} 
• 1799年：キログラム・デ・アルシーヴが試作品として製造された。その質量は^、最大密度となる温度（約4 ℃）における 1dm³の水の質量に等しかった。 ^{[ 12 ]} 
• 1875年～1889年：メートル条約は1875年に署名され、1879年に国際キログラム原器（IPK）が製作され、1889年に採用された。 ^{[ 13 ]}
• 2019年：キログラムは、2018年11月16日に国際度量衡総会（CGPM）によって承認されたように、プランク定数、光速、および^133Csの超微細遷移周波数に基づいて定義されました。^{[ 6 ]}

キログラムは、SI接頭辞（キロ）を名称の一部として持つ唯一の基本SI単位です。キログラムまたはキログラムという単語は、フランス語のキログラム^{[ 14 ]}に由来し、それ自体が学術的な造語であり、ギリシャ語のχίλιοι khilioi「千」の語幹を、ギリシャ語のγράμμαに由来する後期ラテン語の「小さな重さ」を意味するgrammaに接頭辞として付けたものです^{[ 15 ]}。キログラムという 単語は、1795年のジェルミナル18日の法令[ ^{16 ]でフランスの法律に明記されました。この法令は}、2年前にフランス国民公会 によって導入された暫定的な単位体系を改訂したもので、そこでは、グラヴェは1立方センチメートルの水の重さ（ポイド）として定義され、グラヴェの1/1000に相当していました。^{[ 17 ]} 1795年の法令では、grammeという用語がgravetに取って代わり、kilogramme がgraveに取って代わった。^{[ 12 ]}

フランス語の綴りは、1795年に英語で初めて使用されたときにイギリスで採用され、^{[ 18 ] [ 14 ]}キログラムという綴りはアメリカ合衆国で採用されました。イギリスでは両方の綴りが使用されていますが、「キログラム」の方が圧倒的に一般的になっています。^{[ 1 ]}重量または測定による取引で使用する単位を規制するイギリスの法律は、どちらの綴りの使用も禁止していません。^{[ 19 ]}

19 世紀に、kilogrammeの短縮形であるフランス語のkilo が英語に取り入れられ、キログラム^{[ 20 ]}とキロメートル^{[ 21 ]}の両方の意味で使われるようになりました。例えばエコノミスト誌ではkiloを代替として使うことは許容されていますが^{[ 22 ]} 、カナダ政府のTermium Plusシステムでは、「科学技術文書で採用されている SI (国際単位系) の使用」では kilo の使用は認められておらず、Russ Rowlett の単位辞典では「一般的な非公式名称」とされています^{[ 23 ] [ 24 ]。} 1866 年に米国議会がメートル法を法的に認めたとき、キログラムの代替としてkiloの使用を許可しましたが^{[ 25 ]}、 1990 年にkiloの使用を廃止しました^{[ 26 ]}。

SI単位系は1960年に導入され、1970年にBIPMはSIブローシャーの発行を開始しました。SIブローシャーには、単位に関するCGPMのすべての関連決定と勧告が含まれています。SIブローシャーには、「単位記号または単位名に略語を使用することは許可されていません...」と記載されています。^{[ 27 ] [注2 ]}

東アジアの文字セットで使用する場合、SI記号はCJK互換性ブロック内の単一のUnicode文字U+338F ㎏ SQUARE KGとしてエンコードされます。

国際キログラム原器（IPK）を主要な標準器から置き換える動機となったのは、IPKとその複製物の質量が変化しているという長期間にわたる証拠が蓄積されたことであった。IPKは 19世紀後半の製造以来、複製物と約50マイクログラムの差が生じていた。このため、キログラム原器を物理的な基本定数に直接基づいた定義に置き換えるのに十分な精度を持つ測定技術を開発するための、いくつかの競合する取り組みが行われた。 ^{[ 6 ]}

国際度量衡委員会（CIPM）は2018年11月に、プランク定数を正確に定義することでキログラムを定義する改訂を承認した。6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴  kg⋅m ² ⋅s ⁻¹であり、キログラムを秒とメートルで定義している。この新しい定義は 2019 年 5 月 20 日に発効した。^{[ 6 ] [ 7 ] [ 28 ]}

再定義以前は、キログラムおよびキログラムに基づく他のいくつかのSI単位は、 1799年から1889年まではKilogramme des Archives、1889年から2019年まではIPKという人工の金属製人工物によって定義されていました。 ^{[ 6 ]}

1960年、メートルは、それまで同様に2つの目盛りが付いた単一の白金イリジウム棒を参照して定義されていましたが、不変の物理定数（クリプトンから放出される特定の光の波長^{[ 29 ]}、後に光速）の観点から再定義され、文書化された仕様に従うことで、異なる研究所で独立して標準を再現できるようになりました。

2005年のCIPM第94回会議では、キログラムについても同様の措置を取ることが推奨された。^{[ 30 ]}

2010年10月、国際度量衡委員会（CIPM）は、キログラムをプランク定数h （エネルギー×時間、つまり質量×長さ² /時間という次元を持つ）と他の物理定数を用いて定義するという「意図」を留意するため、度量衡総会（CGPM）に決議を提出することを決定した。^{[ 31 ] [ 32 ]}この決議は、2011 年 10 月に開催された CGPM の第 24 回会議で採択され^{[ 33 ]}、2014 年の 25 回会議でさらに議論されました。^{[ 34 ] [ 35 ]}委員会は、大きな進歩があったことを認識していましたが、改訂された定義を採用するにはデータがまだ十分に確固たるものではないと結論付け、2018 年に予定されている第 26 回会議での採用を可能にするために作業を継続する必要があるとしました。 ^{[ 34 ]}このような定義は、理論的には、十分な精度、正確さ、安定性を備えている限り、プランク定数でキログラムを定義できる装置であれば何でも使用することを可能にします。キブル天秤は、これを行う 1 つの方法です。^{[ 36 ]}

このプロジェクトの一環として、長年にわたり、非常に多様な技術とアプローチが検討され、探求されてきました。これらのアプローチの中には、測定技術と材料特性が最終的に物理定数に基づいているか、または物理定数にトレーサブルであることにより、要求に応じて（並外れた労力を要するものの）新しいキログラム質量のプロトタイプを再現可能に製造できる装置と手順に基づくものがありました。また、手作業で調整されたキログラムの試験質量の加速度または重量を測定し、物理定数へのトレーサビリティを可能にする特殊な部品を介してその大きさを電気的な値で表現する装置に基づくものもありました。いずれのアプローチも、重量測定値を質量に変換することに依存しているため、実験室での重力の強さの精密な測定（重力測定）が必要です。いずれのアプローチも、1つ以上の自然定数を定義値に正確に固定することになります。

SI単位には複数の接頭辞が付かない可能性があるため（SI接頭辞を参照）、接頭辞は基本単位であるキログラムではなくグラムに追加されます。キログラムには既に接頭辞が名前の一部として付いています。^{[ 37 ]}例えば、キログラムの100万分の1は1 mg（1ミリグラム）であり、1 μkg（1マイクロキログラム）ではありません。  

• ミリグラムとマイクログラムを混同し、マイクログラムが略記されたために、重大な投薬ミスが発生しています。^{[ 38 ]} SI記号「μg」ではなく略記「mcg」は、米国医療機関認定合同委員会（JCAHO）によって医療従事者に正式に義務付けられています。^{[ 39 ]}英国では、国立医療技術評価機構（NICE）とスコットランド緩和ケアガイドラインで、「マイクログラム」と「ナノグラム」は両方とも正式名称で表記し、それぞれ「mcg」、「μg」、「ng」と略記してはならないと規定されています。^{[ 38 ] [ 40 ]}
• ヘクトグラム（100g  ）（イタリア語：ettogrammoまたはetto）は、イタリアの小売食品取引で非常によく使われる単位です。^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]}
• 以前の標準的な綴りと略語「deka-」と「dk」は、「dkm」（デカメートル）や「dkg」（デカグラム）などの略語を生み出した。^{[ 44 ]} 2020年現在、 中央ヨーロッパの一部地域では、チーズや肉などの一部の食品の小売において、「dkg」（10 g）という略語が今でも使われている。 ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}
• メガグラムという単位名はめったに使われず、使われる場合でも、SI 標準との厳密な整合性が特に求められる技術分野に限られます。ほとんどの場合、代わりにトンという単位名が使われます。トンとその記号「t」は 1879 年に CIPM によって採用されましたが、現在は SI での使用が認められた単位ではありません。^{[ 50 ]}

• 慣性― 古典物理学の基本原理 
• キブルバランス– 電気機械式重量測定器 
• キログラム力– 地球上での1キログラムの質量の重さ 
• 質量と重量の違い – 質量と重量の違い 
• メートル法– 十進法に基づく測定システム 
• 国立標準技術研究所（NIST）– 米国の計測標準研究所 
• ニュートン– 物理学における力の単位 
• 比量– 質量で割った量 
• 標準重力– 地球上の標準的な重力加速度 
• 重さ– 重力によって質量に働く力 

• NISTがキログラムの定義における「ワットバランス」法の精度を向上
• 英国国立物理研究所（NPL）：キログラムを物理的な人工物に基づいて定義することによって、何か問題が生じますか？（よくある質問 – 質量と密度）
• NPL: NPLキブルバランス
• フランスの計量学：ワットバランス（2014年3月19日、Wayback Machineにアーカイブ済み）
• オーストラリア国立計測研究所：アボガドロ定数によるキログラムの再定義
• 国際度量衡局（BIPM）：ホームページ
• NZZフォリオ：1キログラムの本当の重さとは
• NPL：質量、重量、力、荷重の違いは何ですか？
• BBC：キログラムの測定方法
• NPR：このキログラムは減量問題を抱えている、国立標準技術研究所の物理学者リチャード・スタイナーへのインタビュー
• キログラムの再定義のためのアボガドロ定数とモルプランク定数
• 待望のキログラムの定義の実現
• サンプル、イアン（2018年11月9日）。「均衡状態：科学者たちが1世紀ぶりのキログラム単位の変更について投票」。ガーディアン。 2018年11月9日閲覧。