2019年のSI改訂

2019年、国際数量体系で規定されている7つのSI基本単位のうち4つが、標準キログラムなどの人間の人工物ではなく、自然の物理定数に基づいて再定義されました。^{[1] [2]}メートル条約144周年にあたる2019年5月20日より、キログラム、アンペア、ケルビン、モルは、SI単位で表した場合に、それぞれプランク定数( h )、電気素量( e )、ボルツマン定数( k _B )、アボガドロ定数( N _A ) に正確な数値を設定することで定義されるようになりました。秒、メートル、カンデラは、以前は物理定数を使用して再定義されていました。4つの新しい定義は、既存の測定との連続性を確保しながら、単位の値を変更することなくSIを改善することを目的としていました。^{[3] [4]} 2018年11月、第26回国際度量衡総会（CGPM）は、これらの変更を全会一致で承認しました。^{[5] [6]}国際度量衡委員会（CIPM）は、変更のために以前に合意された条件が満たされていると判断した後、その年の初めに提案していました。^{[7] ：23}これらの条件は、古いSI定義に比べて高い精度で定数を測定した一連の実験によって満たされたものであり、数十年にわたる研究の集大成でした。

メートル法の前回の大きな変更は、国際単位系(SI) が正式に発行された 1960 年に発生しました。このとき、メートルが再定義されました。定義は、メートルの原型から、クリプトン 86放射線のスペクトル線の特定の数の波長に変更され、普遍的な自然現象から導き出せるようになりました。^{[注 1]}キログラムは物理的な原型によって定義されたままであり、SI 単位の定義が依存する唯一の人工物となっています。この時点で、SI は首尾一貫したシステムとして、7 つの基本単位を中心に構築され、その累乗を使用して他のすべての単位が構築されました。2019 年の再定義により、SI は 7 つの定義定数を中心に構築され、すべての単位をこれらの定数から直接構築できるようになりました。基本単位の指定は保持されますが、SI 単位を定義するために必須ではなくなりました。^[4]

メートル法はもともと、変化しない現象から導き出される測定システムとして考案されましたが、^[8] 1799年にフランスでメートル法が導入されたとき、実用的な制限により、人工物（メートルの原型とキログラムの原型）の使用が必要になりました。 長期的な安定性を目的として設計されたにもかかわらず、キログラム原型とその二次コピーは、時間の経過とともに互いの質量にわずかな変化が見られました。これらは、科学によって要求される精度の高まりには不十分であると考えられ、適切な代替手段の探索が促されました。 一部の単位の定義は、水の三重点で定義されたケルビンなど、実験室で正確に実現するのが難しい測定値によって定義されていました。 2019年の再定義により、SIは自然現象から完全に導き出せるようになり、ほとんどの単位は基本的な物理定数に基づいています。

多くの著者が改訂された定義に対する批判を発表しており、その批判には、提案がダルトンの定義[^注2]とキログラム、モル、アボガドロ定数の定義との間のリンクを断ち切ることの影響に対処できなかったという前提が含まれています。

SI の基本構造は、1791 年から 1960 年までの約 170 年にわたって開発されました。1960 年以降、技術の進歩により、キログラムを定義するために物理的な人工物に依存することなど、SI の弱点に対処できるようになりました。

フランス革命の初期、フランス制憲国民議会の指導者たちは、論理と自然現象の原理に基づいた新しい計量システムを導入することを決定した。メートルは北極から赤道までの距離の1000万分の1、キログラムは1立方メートルの純水の質量の1000分の1と定義された。これらの定義は単位の所有権を避けるために選択されたが、実用に耐えるほどの利便性や精度で測定することはできなかった。代わりに、これらの原理を満たすための「最善の試み」として、メートル・デ・アーカイブとキログラム・デ・アーカイブ^{の形で実現された。 [9]}

1875年までに、ヨーロッパとラテンアメリカではメートル法の使用が広まりました。その年、20の先進工業国がメートル条約のために集まり、メートル条約に調印しました。この条約に基づいて、キログラムとメートルの国際原器を管理し、各国の原器との比較を規制する3つの機関が設立されました。^{[10] [11]}これらは以下のとおりです。

• CGPM (国際度量衡総会、Conférence générale des poids et mesures ) – この会議は 4 年から 6 年ごとに開催され、条約に署名した国の代表者で構成されます。この会議では、国際単位系の普及と改善を確実にするために必要な取り決めについて議論および検討し、新しい基本的な計量測定の結果を承認します。
• CIPM（国際度量衡委員会、Comité international des poids et mesures） – 委員会は、CGPMによって指名された、それぞれ異なる国の18人の著名な科学者で構成されています。CIPMは毎年会合を開き、CGPMに助言する任務を負っています。CIPMは、それぞれ特定の関心分野を担当するいくつかの小委員会を設置しています。これらのうちの1つである単位諮問委員会（CCU）は、測定単位に関する事項についてCIPMに助言します。^[12]
• BIPM（国際度量衡局、Bureau international des poids et mesures） – この事務局は、キログラムとメートルの国際原器を安全に保管し、国内原器と国際原器を定期的に比較するための実験室設備を提供し、CIPM と CGPM の事務局を務めています。

第1回CGPM（1889年）では、イギリスのジョンソン・マッセイ社が製作した40個のメートル原器と40個のキログラム原器をメートル条約で義務付けられた標準器として使用することが正式に承認された。^[13]メートル原器6号とキログラムKIIIは、それぞれメートルとキログラムの国際原器に指定された。CGPMは他のコピーを作業用コピーとして保管し、残りは各国の原器として使用するために加盟国に配布された。約40年に一度、各国の原器は国際原器と比較され、再較正された。^[14]

1921年にメートル条約が改訂され、CGPMの任務は質量と長さだけでなく、すべての測定単位の標準を提供するように拡張されました。その後、CGPMは電流（1946年）、光度（1946年）、温度（1948年）、時間（1956年）、モル質量（1971年）の標準を提供する責任を引き受けました。 ^[15] 1948年の第9回CGPMはCIPMに「メートル条約を遵守するすべての国が採用するのに適した単一の実用的な測定単位システムの勧告を作成する」ように指示しました。^{[16]この任務に基づく勧告は第11回CGPM（1960年）に提出され、正式に承認され、「} Système International d'Unités 」という名前とその略語「SI」が与えられました。^[17]

SI基本単位の定義の背後にある基本原則を変更した前例がある。第11回国際度量衡委員会（1960年）では、SI以前のメートルバーに代わって、クリプトン86放射線の波長に基づいてSIメートルを定義し、第13回国際度量衡委員会（1967年）では、 1750年から1892年までの地球の平均自転に基づいた秒の元の定義^[18]を、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伴って放出または吸収される放射線の周波数に基づく定義に置き換えた。第17回国際度量衡委員会（1983年）では、1960年のメートルの定義を秒に基づく定義に置き換え、光の速度をメートル毎秒単位で正確に定義した^[19]。

製造以来、最大国際キログラム原器（IPK）と比較して、国内キログラム原器では年間2 × 10 ^{−8キログラム（20 μg）の質量の変動が検出されています。国内原器の質量が増加しているのか、国際キログラム原器の質量が減少しているのかを判断する方法はありませんでした。 [21]} ニューカッスル大学の計量学者ピーター・カンプソンは、水銀蒸気の吸収または炭素質汚染がこの変動の原因である可能性があると特定しました。^{[22] [23]} CGPMの第21回会議（1999年）では、国立研究所に対して、キログラムと特定の工芸品との関連を断ち切る方法を調査するよう要請されました。

計量学者は、基本的な物理定数に基づいてキログラムを再定義するためのいくつかの代替アプローチを調査しました。特に、アボガドロプロジェクトとキブル天秤（2016年以前は「ワット天秤」として知られていました）の開発は、非常に高い精度で質量を間接的に測定する方法を約束しました。これらのプロジェクトは、キログラムを再定義するための代替手段を可能にするツールを提供しました。^[24]

2007年に温度測定諮問委員会（CCT）がCIPMに提出した報告書では、現在の温度の定義は、100℃以下の温度には不十分であることが判明したと指摘されている。20 K以上の温度では1300 K。委員会は、ボルツマン定数はこれらの困難を克服しているため、水の三重点よりも温度測定のより良い基準を提供するという見解をとった。^[25]

第23回会議（2007年）で、CGPMはCIPMに、当時使用されていた人工物ではなく、すべての測定単位の基礎として自然定数の使用を検討するよう指示した。翌年、これは国際純粋・応用物理学連合（IUPAP）によって承認された。^{[26] 2010年9月に}英国レディングで開催されたCCUの会議では、2010年10月のCIPMの次回会議に提出される予定の決議^{[27]とSIパンフレットの変更案が原則的に合意された。 [28]} 2010年10月のCIPM会議では、「第23回会議で総会が設定した条件はまだ完全には満たされていない。^[注4]このため、CIPMは現時点でSIの改訂を提案しない」ことが判明した。^[30]しかし、CIPMは、第24回CGPM（2011年10月17～21日）において、原則として新しい定義に同意するが、詳細が確定するまではそれを実施しないという決議案を提出した。^[31]この決議は会議で承認され、^[32]さらにCGPMは第25回会議の日程を2015年から2014年に前倒しした。^{[33] [34]} 2014年11月18日から20日に開催された第25回会議では、「[必要な要件の進展にもかかわらず]データは、CGPMが第25回会議で改訂されたSIを採択するのにまだ十分に堅牢ではないと思われる」ことが判明した。^[35]そのため、改訂は2018年の次回会議に延期された。 条件を満たすのに十分正確な測定値は2017年に利用可能になり、再定義^[36]は第26回CGPM（2018年11月13日〜16日）で採択された。

1983年に光速の正確な数値に基づいてメートルを再定義したことを受けて、BIPMの単位諮問委員会（CCU）は、さらに4つの自然定数を正確な値で定義することを勧告し、BIPMも提案しました。これらは次のとおりです。^[注5]

• プランク定数 hは正確には6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ ジュール秒（J⋅s）。
• 基本電荷 eは正確に1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹ クーロン (C) .
• ボルツマン定数 kは正確には1.380 649 × 10 ^-23 ジュール/ケルビン (J⋅K ^-1 )。
• アボガドロ定数 N _{A は}正確に6.022 140 76 × 10 ²³ 逆モル（mol ⁻¹）。

再定義により、以下の自然定数に関連付けられた数値は変更されません。

• 光速cは正確に299 792 458 メートル毎秒（m⋅s ⁻¹） ;
• セシウム133原子の基底状態超微細構造遷移周波数ΔνCs_は正確に9 192 631 770 ヘルツ (Hz) ;
• 単色放射の発光効率5.40 × 10 ¹⁴  Hz（540 THz）は、人​​間の目の感度のピークに近い緑色光の周波数K _cd（下付き文字の「cd」はカンデラの記号）とまったく同じです。683ルーメン/ワット（lm⋅W ⁻¹）。

上記の7つのSI定義定数は、派生単位（ジュール、クーロン、ヘルツ、ルーメン、ワット）で表され、以下のように7つの基本単位（秒、メートル、キログラム、アンペア、ケルビン、モル、カンデラ）で書き直されます。^[4]無次元単位 ステラジアン（記号sr）も使用されます。

• 時間=6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴  kg・^{m 2} ⋅s ⁻¹
• e =1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹  A・s
• か=1.380 649 × 10 ⁻²³  kg^{・m 2} ⋅K ⁻¹ ⋅s ⁻²
• NA ₌​6.022 140 76 × 10 ²³ モル⁻¹
• c =299 792 458 メートル秒⁻¹
• Δ ν _Cs = Δ ν ( ¹³³ Cs) _hfs =9 192 631 770 秒⁻¹
• K _cd =683 cd・sr・s ³ ⋅kg ⁻¹ ⋅m ⁻²

再定義の一環として、国際キログラム原器は廃止され、キログラム、アンペア、ケルビンの定義が置き換えられました。モルの定義も改訂されました。これらの変更により、SI 基本単位が再定義されましたが、基本単位に基づく SI 派生単位の定義は同じままです。

CCU提案に続いて、すべての基本単位の定義のテキストが改良または書き直され、明示的単位型定義から明示的定数型定義に重点が移った。^[38]明示的単位型定義は、単位をその単位の特定の例に基づいて定義する。例えば、1324年にエドワード2世はインチを大麦3粒の長さと定義し、^[39] 1889年から2019年までキログラムは国際キログラム原器の質量として定義されていた。明示的定数定義では、自然定数に特定の値が与えられ、その結果として単位の定義が現れる。例えば、2019年には、光の速度は正確に次のように定義されている。299 792 458メートル毎秒。秒はすでに独立して定義されていたため、メートルの長さを導き出すことができました。以前の^[19]と2019年^{[4] [37]}の定義を以下に示します。

2 番目の新しい定義は実質的に以前の定義と同じですが、唯一の違いは、定義が適用される条件がより厳密に定義されていることです。

• 前回の定義：2番目は、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。
• 2019年の定義：秒（記号s）はSI単位系における時間である。これは、セシウム133原子の非摂動基底状態超微細遷移周波数であるセシウム周波数ΔνCsの_固定数値^[注6]を次のように定義される。9 192 631 770 をHz の単位で表すと、 s ⁻¹に等しくなります。

2 番目は定義定数を使って直接表現できます。

1秒 = ⁠9 192 631 770/ΔνCs​_​⁠ .

新しい拍子の定義は実質的に以前のものと同じですが、唯一の違いは、秒の定義の厳密さが拍子にも反映されていることです。

• 以前の定義: メートルは、真空中を光が時間間隔で移動する経路の長さです。1/299 792 458⁠ 1秒。
• 2019年の定義：メートル（記号m）はSI単位系の長さの単位です。真空中の光速cの固定数値を次のように定義します。299 792 458 を^{m⋅s −1 の}単位で表すと、秒はセシウム周波数Δ ν _Csで定義されます。

メーターは定義定数を使って直接表現することができます。

1 メートル = ⁠9 192 631 770/299 792 458⁠ ⁠c/ΔνCs​_​⁠ .

キログラムの定義は、人工物（国際キログラム原器）から自然定数へと根本的に変化しました。^[41]プランク定数は光子エネルギーと光子周波数を関連付ける ため、新しい定義では、キログラムを特定の周波数の 光子のエネルギーに相当する質量に関連付けます。

• 以前の定義: キログラムは質量の単位であり、国際キログラム原器の質量に等しい。
• 2019年の定義：キログラム（記号kg）はSI単位系で質量を表す。プランク定数 hの固定数値を次のように定義する。6.626 070 15 × 10 ^{−34 を}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。

例えば、この2019年の定義に相当する、以前に提案された再定義は次の通りです。「キログラムは静止した物体の質量であり、その等価エネルギーは、周波数の合計が[1.356 392 489 652 × 10 ⁵⁰ ] ヘルツ。」^[42]

キログラムは定義定数を使って直接表現することができます。

1 kg = ⁠（299 792 458）²/（6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ )(9 192 631 770 )⁠ ⁠h Δ ν _Cs/2 ^...⁠ .

結果として

1  J⋅s = ⁠h/6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴⁠

1  J = ⁠h Δ ν _Cs/（6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ )(9 192 631 770 )⁠

1  W = ⁠h ( ΔνCs ) ²_の/（6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ )(9 192 631 770）²⁠

1  N = ⁠299 792 458/（6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ )(9 192 631 770）²⁠ ⁠h ( ΔνCs ) ²_の/c⁠

アンペアの定義は大幅に改訂された。以前の定義は実現不可能な無限の長さに依存していた。^[43]

• 以前の定義: アンペアとは、長さが無限で、円形の断面積が無視できる2本の直線状の平行導体を真空中に1m離して流した場合、これらの導体間に発生する力のことです。長さ1メートルあたり2 × 10 ^{−7ニュートン。}

代替案ではその問題を回避しました:

• 2019年の定義：アンペア（記号A）は、電流のSI単位です。アンペアは、素電荷 eの固定数値を次のように定義されます。1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹を単位Cで表すと A⋅s に等しくなり、秒はΔ ν _Csで定義されます。

アンペアは、次のように定義定数を使って直接表現できます。

1 A = ⁠e Δ ν _Cs/（1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹ )(9 192 631 770 )⁠

たとえば、これは 1クーロンを基本電荷の正確な指定された倍数として定義することと同じです。

1 C = ⁠e/1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹⁠

以前の定義には、 MLT ^{−2 の}次元を持つ力への参照が含まれているため、以前のSIでは、アンペアを定義する前に、これらの次元を表す基本単位であるキログラム、メートル、秒を定義する必要がありました。以前の定義の他の結果として、SIでは真空透磁率（μ ₀）の値は正確に4 π × 10 ⁻⁷ H ⋅m ^-1。^[44]

改訂された定義の結果、アンペアはキログラムとメートルの定義に依存しなくなりましたが、秒の定義には依然として依存しています。さらに、真空透磁率、真空誘電率、自由空間インピーダンスのSI単位で表された数値は、再定義前は正確でしたが、再定義後は実験誤差の影響を受けます。^[45]たとえば、真空透磁率の数値の相対的な不確かさは、微細構造定数 の実験値の不確かさと同じです。^[46]の相対的な標準不確かさのCODATA 2018値は、${\displaystyle \alpha}$${\displaystyle \alpha}$1.6 × 10 ⁻¹⁰ . ^{[47] [注 7]}

アンペアの定義により、

1  V = ⁠1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹/（6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ )(9 192 631 770 )⁠ ⁠h Δ ν _Cs/e⁠

1  Wb = ⁠1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹/6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴⁠ ⁠h/e⁠

1  Ω = ⁠（1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹ ) ²/6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴⁠ ⁠h/²電子⁠

ケルビンの定義は根本的に変更されました。新しい定義では、温度スケールを定めるために水の三重点を使用するのではなく、ボルツマンの方程式で与えられるエネルギー当量を使用します。

• 以前の定義:熱力学的温度の単位であるケルビンは、⁠1/273.16⁠水の三重点の熱力学的温度。
• 2019年の定義：ケルビン（記号K）は熱力学的温度のSI単位です。ボルツマン定数 kの固定数値を次のように定義します。1.380 649 × 10 ^{−23を J⋅K −1 の}単位で表すとkg⋅m ² ⋅s ⁻² ⋅K ⁻¹に等しくなります。ここで、キログラム、メートル、秒はh、c、Δ ν _Csで定義されます。

ケルビンは、次のように定義定数を使って直接表現できます。

1 K = ⁠1.380 649 × 10 ⁻²³/（6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ )(9 192 631 770 )⁠ ⁠h Δ ν _Cs/け⁠ .

以前の定義では、モルはキログラムと関連していました。改訂された定義では、モルを問題の物質の特定の数とすることで、その関連が断ち切られています。

• 以前の定義: モルは、0.012 キログラムの炭素 12に含まれる原子と同じ数の基本エンティティを含むシステムの物質量です。モルを使用する場合、基本エンティティを指定する必要があり、原子、分子、イオン、電子、その他の粒子、またはそのような粒子の指定されたグループである可能性があります。
• 2019年の定義：^{[7] ：22}モル（記号mol）は物質量のSI単位である。1モルには正確に6.022 140 76 × 10 ²³個の基本実体。この数は、アボガドロ定数N _{A を}単位mol ⁻¹で表したときの固定数値であり、アボガドロ数と呼ばれます。^{[7] [48]}システムの物質量（記号n ）は、指定された基本実体の数の尺度です。基本実体は、原子、分子、イオン、電子、その他の粒子、または指定された粒子のグループです。

モルは定義定数を使って次のように直接表現できます。

1 モル = ⁠6.022 140 76 × 10 ²³/該当_なし⁠ .

^{この変更の結果、 12} C 原子の質量、ダルトン、キログラム、アボガドロ定数の間で以前に定義された関係は正確ではなくなりました。次のいずれかを変更する必要がありました。

• 結合しておらず、電子および核の基底状態にある¹² C 原子の質量は、正確に 12 ダルトンです。
• 1 グラムあたりのダルトンの数は、まさにアボガドロ定数の数値です: (つまり、1 g/Da = 1 mol ⋅ N _A )。

^{第9回SIパンフレット[4] [注8]}の文言は、最初の記述が依然として有効であることを示唆しており、2番目の記述はもはや正確には正しくないことを意味する。モル質量定数は、依然として高い精度を維持しているが、1 g/mol は、もはやそれと正確に等しくありません。第9版SIパンフレットの付録2には、「炭素12のモル質量M ( ¹² C)は、0.012 kg⋅mol ⁻¹相対標準不確かさは、この決議が採択された時点でのN _A hの推奨値と同等であり、すなわち4.5 × 10 ⁻¹⁰であり、将来的にはその値は実験的に決定されるだろう」と述べている^{[49] [50]}が、これはダルトンについては言及しておらず、どちらの記述とも一致している。

カンデラの新しい定義は、他の基本単位に依存する点で以前の定義と実質的に同じであり、その結果、キログラムの再定義と秒およびメートルの定義の厳密さがカンデラに伝播します。

• 以前の定義：カンデラは、周波数の単色放射を発する光源の、特定の方向における光度である。540 × 10 ¹²  Hzであり、その方向の放射強度は⁠1/683⁠ワット/ステラジアン。
• 2019年の定義：カンデラ（記号cd）は、特定の方向における光度のSI単位です。これは、周波数の単色放射の発光効率の固定数値をとることによって定義されます。540 × 10 ¹²  Hz、K _cdは、 lm ⋅W ^{−1 の}単位で表すと 683 となり、これは cd⋅sr⋅W ⁻¹、または cd⋅sr⋅kg ⁻¹ ⋅m ⁻² ⋅s ³に等しく、ここでキログラム、メートル、秒はh、c、Δ ν _Csで定義されます。

カンデラは、次のように定義定数を使って直接表現できます。

1 cd =  ⁠K _cd h ( Δν _Cs ) ²/683⋅(6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ )(9 192 631 770）²⁠

SI基本単位の7つはすべて、定義された定数^[注9]と普遍的な物理定数[^{注10]に基づいて定義されます。 [51]} 7つの基本単位を定義するには7つの定数が必要ですが、各基本単位と特定の定数の間には直接的な対応はありません。秒とモルを除いて、7つの定数のうちの1つ以上が、特定の基本単位の定義に寄与します。

新SIが最初に設計されたとき、設計者が選択できる適切な物理定数は6つ以上ありました。たとえば、長さと時間が確立されると、次元の観点から、万有引力定数 Gを使用して質量を定義できます。 ^{[注 11]}実際には、Gは10 ⁻⁵のオーダーの相対不確かさでのみ測定できます。^{[注 12]}その結果、キログラムの再現性の上限は約10 ⁻⁵になりますが、当時の国際キログラム原器は1.2 × 10 ⁻⁸の再現性で測定できます。^[45]物理定数は、定数の測定に関連する不確かさが最小限であることと、使用されている他の定数に対する定数の独立性に基づいて選択されました。 BIPMは各測定タイプごとに標準的な実践的技術^{[52]を開発していますが、測定を行うために使用される}実践的技術は測定の定義の一部ではなく、指定された最大不確かさを超えることなく測定を実行できることを保証するものに過ぎません。

CIPMが行う作業の多くは、諮問委員会に委任されています。CIPM ユニット諮問委員会 (CCU) が提案された変更を行い、他の委員会が提案を詳細に検討し、2014 年に CGPM が承認することに関する勧告を行いました。諮問委員会は、CCU の提案を支持する前に満たさなければならないいくつかの基準を定めており、その中には次のようなものがあります。

• キログラムの再定義のためには、プランク定数の相対拡張（95%）不確かさが最大で5 × 10 ⁻⁸を実行する必要があり、これらの値の少なくとも1つは以下よりも優れている必要があります。2 × 10 ⁻⁸。キブル天秤とアボガドロ計画の両方を実験に含める必要があり、これらの違いは調整されなければならない。^{[53] [54]}
• ケルビンの再定義のためには、音響ガス温度測定法や誘電率ガス温度測定法など根本的に異なる2つの方法から得られるボルツマン定数の相対不確かさが10 ⁻⁶より良くなければならず、これらの値は他の測定によって裏付けられなければならない。^[55]

2011年3月現在、国際アボガドロ調整（IAC）グループは、3.0 × 10 ⁻⁸であり、NISTは不確かさを取得しました。3.6 × 10 ⁻⁸という測定値が得られた。^[24] 2012年9月1日、欧州計量標準機構（EURAMET）は、キブル天秤とシリコン球を用いたキログラム測定の相対的な差を減らすための正式なプロジェクトを立ち上げた。（17 ± 5）× 10 ⁻⁸以内2 × 10 ⁻⁸。^[56] 2013年3月現在、^{[アップデート]}提案された再定義は「新しいSI」として知られています^[3]が、CGPM提案に続くが正式なCCU提案に先立つ論文で、モールは、提案されたシステムはマクロ現象ではなく原子スケールの現象を利用しているから、「量子SIシステム」と呼ぶべきだと示唆しました。^[57]

2014年末までに収集されたデータを使用して2016年に発表された2014年のCODATA推奨値では、すべての測定値がCGPMの要件を満たしており、再定義と2018年後半のCGPMの次回の4年ごとの会議を進めることができるようになりました。^{[58] [59]}

2017年10月20日、国際度量衡委員会（CIPM）の第106回会合は、SIの再定義を求める改訂された決議案Aを正式に受諾し、第26回国際度量衡委員会での投票にかけられることになった^{[7] : 17–23。}同日、CIPMによる最終値の承認を受けて、^{[7] : 22} CODATA基礎定数タスクグループは、不確実性のある4つの定数の2017年の推奨値と、不確実性のない再定義の数値提案を公表した。^[37] 2018年11月16日の第26回国際度量衡委員会で行われた投票は満場一致で、出席したすべての国の代表が改訂案に賛成票を投じた。

新しい定義は2019年5月20日に発効した。^[60]

2010年、オーストラリア連邦科学産業研究機構（CSIRO）のマーカス・フォスターはSIに対する幅広い批判を発表した。彼は、ほとんどの西洋のコンピュータキーボードに「Ω」（オームの代わりに使用されるオメガ）記号がないなどの基本的な問題から、SIの基礎となる計量概念の形式主義が不十分であるなどの抽象的な問題まで、数多くの問題を提起した。新しいSIで提案された変更は、カンデラとモルの新しい定義を含む基本単位の定義の問題のみに対処したが、 フォスターはこれらの単位は真の基本単位ではないと主張した。フォスターが提起したその他の問題は、提案の範囲外であった。^[61]

定義される単位の明示的な定数定義を、その量の例と関連しない形で用いることは、多くの悪影響を及ぼすだろうという懸念が表明されている。^[62]この批判は、特殊相対論と量子力学の両方の知識を必要とする経路を介してキログラムをプランク定数hに結び付けることには当てはまるが、 ^[63]アンペアの定義には当てはまらない。アンペアの定義は、以前の定義よりも量の例に近いからである。^[64]一部の観察者は、電流の定義を、2 本の平行な電流を流す電線間の力という以前の定義ではなく、電子の電荷に基づくように変更したことを歓迎している。2 つの物体間の電磁相互作用の性質は、量子電磁力学レベルと古典電磁力学レベルとでは多少異なるため、量子電磁力学レベルに存在する量を定義するために古典電磁力学を使用することは不適切であると考えられている。^[45]

2005年にIPKと国家キログラム原器の乖離の規模が報告されたとき、キログラムをシリコン28原子の質量で定義すべきか、それともキブル天秤を使って定義すべきかについて議論が始まった。シリコン原子の質量はアボガドロ計画を使って決定でき、アボガドロ定数を使えばキログラムに直接結び付けることができる。^[65]提案の著者らは、モル、キログラム、ダルトン、アボガドロ定数（N _A）の間の結びつきを断つことの影響に対処できなかったという懸念も表明されている。^{[注 13]}この直接的な結びつきから、モルは真の物理単位ではなく、スウェーデンの哲学者ヨハンソンによれば「スケーリング係数」であると主張する人が多くいる。^{[61] [66]}

第8版SIパンフレットでは、ダルトンを^12C原子の質量で定義しました。^[67]アボガドロ定数をこの質量とキログラムで定義し、実験で決定できるようにしました。再定義ではアボガドロ定数を固定し、第9版SIパンフレット^[4]では12Cでのダルトンの定義が維持され、その結果、ダルトンとキログラムの関係が断ち切られることになります。^{[68] [69]}

1993年、国際純正応用化学連合（IUPAC）は、CGPMが承認していないという条件付きで、統一原子質量単位の代替としてダルトンの使用を承認した。 ^[70]この承認はその後与えられた。^[71]アボガドロ定数の値を固定することによってモルを再定義するという提案に続いて、アクロン大学のブライアン・レナードは、 Metrologia誌に、ダルトン（Da）をN _A = (g/Da) mol ⁻¹と再定義するが、統一原子質量単位（m _{u ）は}¹² Cの質量に基づく現在の定義を維持し、ダルトンと正確に等しくならないようにすることを提案した。これにより、ダルトンと原子質量単位は、10 ⁻¹⁰オーダーの相対的不確かさで互いに異なる可能性がある。^[72]しかし、第9版SIパンフレットでは、ダルトン（Da）と統一原子質量単位（u）の両方を次のように定義しています。1/12⁠ は炭素12原子の質量に対するものであり、キログラムに対するものではないため、^[4]上記の式は不正確になります。

温度範囲が異なれば測定方法も異なります。室温は温度計内の液体の膨張と収縮で測定できますが、高温は黒体放射の色と関連付けられることが多いです。ポーランド物理学会誌でSIの構造を哲学的観点から考察したWojciech T. Chylaは、温度は実際の基本単位ではなく、物体を構成する個々の粒子の熱エネルギーの平均であると主張しました。 ^{[45]彼は、多くの理論論文で温度は}Θまたはβの量で表され、ここで

$${\displaystyle \Theta =kT;\quad \beta ={\frac {1}{kT}}}$$

kはボルツマン定数である。しかし、熱力学の理論の多くは温度に基づいているため、マクロの世界では温度が基本単位の役割を果たすことをChylaは認めた。 ^[45]

国際度量衡委員会の一部である温度測定諮問委員会は、温度を測定するための実践的技術（ mise en pratique）を出版しており、これは1990年に最終更新されたものである。非常に低い温度と非常に高い温度では、ボルツマン定数を介してエネルギーと温度が結び付けられることが多い。^{[73] [74]}

フォスターは「光度（カンデラ）は物理的な量ではなく、人間の知覚に存在する光生物学的な量である」と主張し、カンデラを基本単位にすべきかどうか疑問視した。 ^{[61] 1979年に標準光源の}光度ではなく光束（電力）で測光単位を定義するという決定が出る前から、測光に別の基本単位が必要かどうか疑問視されていた。さらに、ルーメンがカンデラよりも基本的であることに全員が同意した。しかし、継続性を保つためにカンデラが基本単位として残された。^[75]

• 国際単位系 – メートル法の現代版
• 国際計量用語集 – 計測科学における共通言語と用語を見つけるプロジェクト
• 物理定数 – 普遍的で不変の物理量
• SI基本単位 – メートル法を定義する7つの測定単位の1つ
• 2005～2019年のSI基本単位の定義
• SI に記載されている非 SI 単位 - 国際単位系での使用が認められている単位 - 2019 年の再定義に関連する変更

• 国際単位系（第9版）、国際度量衡局、2019年、ISBN 978-92-822-2272-0
• 国際度量衡局(BIPM) (2017 年 8 月 10 日)。「CODATA-2017 特別調整の入力データ」。Metrologia (更新版) 。2017 年8 月 14 日閲覧。

• 新しい SI に関する BIPM Web サイト (FAQ ページを含む)。
• 人類の転換点: NISTによる世界の計測システムの再定義
• 質量測定：最後の遺物 – BBC Four