NIMT UPDATE >> CCM มีฉันทามติลดค่ามวล 1 กิโลกรัม เริ่มใช้ 1 มี.ค. 66 เป็นต้นไป

HIGHLIGHTS

• คณะกรรมการที่ปรึกษาด้านมวลและปริมาณที่เกี่ยวข้อง (CCM) มีฉันทามติให้สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติทั่วโลก ลดค่ามวลของมวลมาตรฐานแห่งชาติที่ตนเก็บรักษาไว้ลง 7 ไมโครกรัม เมื่อเทียบกับค่ามวลมาตรฐานระหว่างประเทศ (IPK) โดยให้เริ่มใช้ค่าใหม่ตั้งแต่วันที่ 1 มีนาคม 2566 เป็นต้นไป
• ผลการสอบเทียบค่ามวลที่ระบุใน Calibration Certificate ที่ออกโดย มว. นับตั้งแต่วันที่ 1 มีนาคม 2566 เป็นต้นไป ถูกอ้างอิงค่าจาก Consensus Value (1 kg – 7 µg with standard uncertainty 20 µg)
• การยอมรับค่าฉันทามตินี้ ไม่จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยน CMCs ของ NMIs ที่ได้เผยแพร่ไปแล้ว

เลื่อนลง ↓  Scroll Down

ทำไมต้องนิยาม “กิโลกรัม” ใหม่

เดิม มวลมาตรฐานกิโลกรัม (National prototype of the kilogram; P80) ของประเทศไทย อ้างอิงจากมวลมาตรฐานระหว่างประเทศ (International Prototype of the Kilogram; IPK) ที่ถูกจัดเก็บไว้ที่สำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (International Bureau of Weights and Measures; BIPM) ประเทศฝรั่งเศส โดย IPK และ สำเนาของมวลมาตรฐานระหว่างประเทศ (IPK official copy) ถูกสร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1889 (พ.ศ 2432) ทำจากโลหะผสมระหว่างแพลตินัม 90% และอิริเดียม 10% ทรงกระบอก จัดเก็บไว้ในระบบสุญญากาศ

อย่างไรก็ดี ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมา เมื่อนำ IPK มาเปรียบเทียบกับ IPK official copy ซึ่งสร้างจากโลหะผสมก้อนเดียวกันและเก็บอยู่ในสภาวะแวดล้อมเดียวกัน พบว่ามีการเปลี่ยนแปลง ซึ่งตามหลักการทางวิทยาศาสตร์แล้ว ไม่สามารถระบุได้ว่าการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว เกิดเฉพาะที่ตัวสำเนา  ซึ่งการเปลี่ยนแปลงค่ามวลของ IPK นี้  ส่งผลกระทบไปยังหน่วยฐานอื่นๆ ด้วยเช่นกัน ซึ่งก็คือ หน่วยโมล (mol) และหน่วยแอมแปร์ (ampere)

ต่อมา ในปี ค.ศ. 1999 (พ.ศ. 2542) การประชุมใหญ่ของสมัชชาสหประชาชาติว่าด้วยการชั่ง ตวง วัด ระหว่างประเทศ (The General Conference on Weights and Measures, CGPM) ครั้งที่ 21 มีมติว่า “เพื่อให้การวัดมวลมีสเถียรภาพในระยะยาว เห็นควรให้สถาบันมาตรวิทยา และห้องปฏิบัติการต่างๆ ดำเนินการวิจัยเพื่อเชื่อมหน่วยของมวลกับค่าคงตัวมูลฐาน (fundamental constant) หรือค่าคงตัวอะตอม (atomic constant) เพื่อการนิยามหน่วยกิโลกรัมต่อไปในอนาคต”

เลื่อนลง  ↓  Scroll Down

กระบวนการทดลองที่ใช้ในการอ้างอิงค่าของมวลไปสู่ค่าคงตัวทางฟิสิกส์ หรือเชื่อมโยงไปสู่ “ค่าคงตัวของพลังค์ (plank constant; h)” ได้นั้นมีหลายวิธี แต่มี 2 วิธีหลักที่ได้รับการยอมรับในปัจจุบันคือ X-Ray Crystal Density (XRCD) Method และ Kibble Balance หรือ Watt Balance Method

ส่วนอีกวิธีคือ Kibble Balance หรือ Watt Balance

โดยใช้หลักการสมดุลระหว่าง พลังงานไฟฟ้า และพลังงานทางกล   การหามวล (m) เราวัด ความต่างศักย์ (V) และวัดกระแสไฟฟ้า (I)  ด้วยการวัดความต่างศักย์ที่คร่อมตัวต้านทาน (R) โดยความต่างศักย์ดังกล่าวได้จากการวัดความถี่ด้วยปรากฏการณ์ Josephson ซึ่งประกอบด้วยโครงสร้างของตัวนำยิ่งยวด (superconductor) ที่วางขนานกันและคั่นด้วยฉนวนไฟฟ้าบางๆ จะแปลงความต่างศักย์เป็นความถี่ ที่มีค่าคงตัวการแปรผันเป็นพลังค์ หรือ ค่าคงตัวของพลังค์  (plank constant, h ) ในที่สุด

ทั้งนี้ด้วยที่ผ่านมา นักวิจัยที่เกี่ยวข้อง ได้ศึกษาพัฒนาระบบนี้ เพื่อเปลี่ยนหน่วยกิโลกรัม จาก IPK 1 kg (นิยามเดิม) เป็นค่า h จึงมุ่งตรงไปที่ระบบรองรับขนาด 1 kg เพื่อจักได้มีการทบทวนของค่าความไม่แน่นอนของ h พร้อมศึกษาร่วมกันต่อไปตามแผนงาน CCM-TGPfD-kg

เลื่อนลง  ↓  Scroll Down

ประวัติศาสตร์หน้าใหม่ของการนิยามหน่วยวัด

เมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน 2561 ที่ประชุมใหญ่ของสมัชชาสหประชาชาติว่าด้วยการชั่ง ตวง วัด ระหว่างประเทศ (The General Conference on Weights and Measures, CGPM) ครั้งที่ 26 ณ เมืองแวร์ซายส์ ประเทศฝรั่งเศส ได้มีมติให้ยกเลิกนิยามของหน่วยฐานทั้ง 7 หน่วยที่ใช้อยู่ ณ วันประชุม และกำหนดค่าเชิงตัวเลข (numerical value) และค่าคงตัวทางฟิสิกส์ (physical constant) ทั้ง 7 ตัว โดยให้มีผลตั้งแต่วันที่ 20 พฤษภาคม 2562 เป็นต้นไป

การเปลี่ยนนิยามหน่วยฐานทั้ง 7 หน่วยข้างต้น ส่งผลให้นิยาม “กิโลกรัม” จากเดิมที่ได้รับการนิยามจากมวลของ IPK สิ้นสุดลง ถือเป็นการสิ้นสุดลงของการนิยามหน่วยวัดด้วยวัตถุ (artefact) และเป็นการเริ่มต้นการนิยามหน่วยวัดจากค่าคงที่ทางฟิสิกส์ (physical constants) หรือสมบัติของอะตอม (atomic property)

เลื่อนลง  ↓  Scroll Down

อ้างอิงข้อมูล BIPM website: https://www.bipm.org/en/-/2022-02-24-dissemination-kg

นางรังสิยา  สุคนธ์  นักมาตรวิทยาชำนาญการพิเศษ
กลุ่มงานมาตรฐานปฐมภูมิมวลและปริมาณที่เกี่ยวข้อง ฝ่ายมาตรวิทยาเชิงกล

นางสาวฐานิยา  คัมภิรานนท์  พนักงานประชาสัมพันธ์ชำนาญการพิเศษ
กลุ่มงานสื่อสารองค์การ

เลื่อนลง  ↓  Scroll Down