キログラム

日本では「瓩」と書くが、これは国字(和製漢字)である。

キログラムはSI単位系においては質量の基本単位であり、その量は国際キログラム原器の重量と定義される。

これは、1889(明治22)年に開催された第1回国際度量衡総会において、白金・イリジウム合金の円柱の質量がキログラムを定義する国際基準だと宣言されたことにちなむ。

このキログラム原器は現在フランスの国際度量衡局(BIPM)に保管されており、数個のレプリカが世界各国に配られている。

本邦が持つレプリカは1890(明治23)年に日本に配布された「日本国キログラム原器」で、国際キログラム原器と同時に作られたものの一つである。現在は、独立行政法人産業技術総合研究所 計量標準総合センターにて保管・管理されている。

しかし、この物理的なモデルによる定義は、様々な問題がある。

物質である以上は空気中の不純物が堆積し、徐々に質量が増すと考えられる。実際に、レプリカの質量はオリジナルと比較して徐々に増しているという報告がある。

しかし、オリジナルの質量が増しているのかどうかは分からない。なぜなら、このオリジナルの質量を定義するのは、オリジナルそのものだからであり、オリジナルの質量が変化したらそれによって定義自体が変化するということで、結局は比較のしようがないからである。これは最大の懸案事項である。

また、自然災害等で原器が破壊される恐れもある。

従って、何らかの定義が必要だということはかなり以前から言われており、長く研究や議論が進められて来た。

現在は、二つの定義法の案が有力である。これによれば、キログラムの定義は、それ自体を定義するのではなく、他の単位と同様に普遍定数による定義によって規定される。

一つは、プランク定数に基づく定義である。

もう一つはアボガドロ定数に基づく定義である。

プランク定数に基づく定義では、ある周波数の一定数の光子が1kgである、と定義されることになる。

アボガドロ定数に基づく定義では、1kgは、ある元素の一定数の原子と定義されることになる。

例えば、質量数12の炭素(¹²C)が1000/12[mol]で1kg、という定義になることが予測される。

以前はアボガドロ定数自体の精度が悪く、小数点以下8桁の精度を持つキログラム原器には及ばなかった。これも2005年版理科年表時点で小数点以下8桁までの精度となっており、原器と交換可能な精度となった。