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01 mars 2019 |
La Revue POLYTECHNIQUE 01/2019 |
Metrologie
La révision fondamentale du Système international d’unités
Le 16 novembre 2018, la Conférence générale des poids et mesures a adopté une révision fondamentale du Système international d’unités. Un ensemble de sept constantes physiques, dont les valeurs sont fixes, redéfinit complétement le système et sert de base à la définition des unités. Cette réforme devrait entrer en vigueur le 20 mai 2019 lors de la Journée mondiale de métrologie.
Le Système international d’unités (SI) est structuré autour de sept unités de base et vingt autres unités dérivées. Bien que les unités en elles-mêmes forment un système cohérent, ce n’est pas le cas des définitions.
Les propositions de la 26e Conférence générale des poids et mesures, qui s’est tenue le 16 novembre 2018 à Versailles, ont pour objectif de remédier à cet état de fait en utilisant des constantes fondamentales de la nature pour définir les unités de base. Cette révision permettra de remplacer le dernier artefact du SI, à savoir le prototype international du kilogramme – utilisé depuis plus de cent ans –, par une unité de masse basée sur une constante de la nature. Par ailleurs, le kelvin, l’ampère et la mole seront également redéfinis.
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Les unités de mesure du Système international d’unités révisé. (Illustration: Metas)
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Sept constantes définiront toutes les unités
Désormais, toutes les unités pourront être réalisées à l’aide de sept constantes dérivées des lois de la physique. Ce sont des constantes de référence qui fixent la norme pour l’ensemble du système. Il ne sera donc plus nécessaire de faire la distinction entre les unités de base et les unités dérivées.
La révision du Système international d’unités entrera en vigueur le 20 mai 2019, lors de la Journée mondiale de métrologie. Il s’agira du changement le plus fondamental du SI depuis son introduction. Il n’aura toutefois aucun impact immédiat sur la vie quotidienne du commun des mortels.
Malgré la nouvelle définition du kilogramme, du kelvin et de la mole, les valeurs de ces unités resteront initialement inchangées. Après l’entrée en vigueur du SI révisé, des corrections seront nécessaires uniquement en ce qui concerne les unités électriques. Toutefois, ces corrections seront si faibles qu’elles ne concerneront que quelques utilisateurs en dehors des laboratoires nationaux de métrologie.
La réalisation du kilogramme
Le kilogramme (kg) est l’unité de masse du SI. Il est désormais défini en prenant la valeur numérique de la constante de Planck h, égale à 6,626 070 15 x 10-34 s-1 m2 kg (ou Js), le mètre et la seconde étant définis en fonction de la vitesse de la lumière (c) et de la fréquence du césium (Dn(133Cs)hfs.
La réalisation de la seconde
La seconde (s) est l’unité de temps. Elle est définie en prenant la valeur numérique de la fréquence de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133 (Dn(133Cs)hfs) à la température du zéro absolu. Cette valeur est de 9’192’631’770 s−1.
La réalisation du mètre
Le mètre (m) est l’unité de longueur. Sa valeur est définie en fixant la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide (c), à 299’792’458 m s−1, la seconde étant définie par Dn(133Cs)hfs.
La réalisation de l’ampère
L’ampère (A) est l’unité du courant électrique. Sa valeur est définie en fixant la valeur numérique de la charge élémentaire (e) à 1,602 176 634 x 10−19 As.
La réalisation du kelvin
Le kelvin (K) est l’unité thermodynamique de température. Sa valeur est définie en fixant la valeur numérique de la constante de Boltzmann à 1,380 649 x 10−23 s−2 m2 kg K−1.
La réalisation de la mole
La mole (mol) est l’unité de quantité de matière d’une entité élémentaire spécifique, qui peut être un atome, une molécule, un ion, un électron ou n’importe quelle autre particule ou groupe particulier de ces particules. Sa valeur est définie en fixant la valeur numérique du nombre d’Avogadro à 6,022 140 76 x 1023 mol-1.
La réalisation de la candela
La candela (cd) est l’unité d’intensité lumineuse dans une direction donnée. Sa valeur est définie en fixant la valeur numérique de l’intensité énergétique d’un rayonnement monochromatique de fréquence 540 x 1012 s−1 à 683 cd sr s3 m−2 kg−1.
Grâce à cette révision, le Système international d’unités sera apte à répondre aux défis scientifiques de l’avenir. Il a été conçu pour permettre de meilleures réalisations des unités dans le temps, sans être explicitement dicté par le système. Ainsi, le SI repose sur une base solide à long terme et reste, sur le plan mondial, le fondement pour que les mesures soient réalisées avec l’exactitude requise par la société, l’industrie et la science.
Source: METinfo, www.metas.ch
